在并發程式設計領域，AQS号稱是并發同步元件的基石，很多并發同步元件都是基于AQS實作，是以想掌握好高并發程式設計，你需要掌握好AQS。
本篇主要通過對AQS的實作原理、資料模型、資源共享方式、擷取鎖的過程，讓你對AQS的整體設計有清晰了解，讓你邁出高并發程式設計的第一步。
AQS
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）就是一個抽象的隊列同步器，AQS定義了一套多線程通路共享資源的同步器架構，許多同步類實作都依賴于它。
AQS的主要作用是為Java中的并發同步元件提供統一的底層支援，比如大家熟知的：
- ReentrantLock
- Semaphore
- CountDownLatch
- CyclicBarrier
等并發類均是基于AQS來實作的。
AQS的資料模型
AQS 使用上圖的資源變量 state來表示同步狀态，通過内置的 CLH FIFO 隊列來完成擷取資源線程的排隊工作，這裡會涉及到三個要素：
1.AQS的三個核心成員變量
- 共享資源：volatile int state（代表共享狀态）
- 隊頭節點：head頭節點
- 隊尾節點：tail尾節點
head、tail、state三個變量都是volatile的，通過volatile來保證共享變量的可見性。
2.AQS中state狀态的變更是基于CAS實作的
主要有三種方法：
- getState（）
- setState（）
- compareAndSetState（）
state狀态通過volatile保證共享變量的可見性，再由CAS 對該同步狀态進行原子操作，進而保證原子性和可見性。
3.CLH隊列（FIFO隊列）
CLH隊列通過内置的FIFO隊列（Node來實作），來完成線程等待排隊 （多線程争用資源被阻塞時會進入此隊列）。
AQS資源共享方式
AQS定義兩種資源共享方式：
1.獨占鎖Exclusive
獨占模式下時，其他線程試圖擷取該鎖将無法取得成功，隻有一個線程能執行，如ReentrantLock采用獨占模式。
ReentrantLock還可以分為公平鎖和非公平鎖：
- 公平鎖：按照線程在隊列中的排隊順序，先到者先拿到鎖
- 非公平鎖：當線程要擷取鎖時，無視隊列順序直接去搶鎖，誰搶到就是誰的
2.共享鎖shared
多個線程擷取某個鎖可能會獲得成功，多個線程可同時執行，如：Semaphore、CountDownLatch。
AQS的鎖擷取與釋放原理
1.線程擷取鎖流程：
- 線程A擷取鎖，state将0置為1，線程A占用
- 在A沒有釋放鎖期間，線程B也來擷取鎖，線程B擷取state為1，表示線程被占用，線程B建立Node節點放入隊尾（tail），并且阻塞線程B
- 同理線程C擷取state為1，表示線程被占用，線程C建立Node節點，放入隊尾，且阻塞線程
2.線程釋放鎖流程：
- 線程A執行完，将state從1置為0
- 喚醒下一個Node B線程節點，然後再删除線程A節點
- 線程B占用，擷取state狀态位，執行完後喚醒下一個節點 Node C,再删除線程B節點
更加詳細的鎖擷取和釋放過程，建議通過檢視源碼的方式學習AQS獨占模式和共享模式下的擷取鎖過程。
AQS總結
本文主要介紹AQS的資料模型、CLH隊列、資源共享方式、以及鎖的擷取與釋放流程，來介紹AQS的實作原理
讓大家能對AQS有一個整體的了解，隻有對整體的設計方向有清晰了解，再去跟蹤學習源碼就會比較輕松了。
後續将詳細介紹基于AQS實作的同步元件：ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch。
更多高并發程式設計系列，請檢視：
高并發程式設計系列：NIO、BIO、AIO的差別，及NIO的應用和架構選型
高并發程式設計系列：ConcurrentHashMap的實作原理(JDK1.7和JDK1.8)
高并發程式設計系列：CountDownLatch、Semaphore等4大并發工具類詳解
高并發程式設計系列：并發容器的原理，7大并發容器詳解、及使用場景
高并發程式設計系列：4種常用Java線程鎖的特點，性能比較、使用場景
Java并發程式設計系列：Java線程池的使用方式，核心運作原理、以及注意事項
你可能也喜歡:
- Java多線程系列(四)：4種常用Java線程鎖的特點，性能比較、使用場景
- Java多線程系列(九)：CountDownLatch、Semaphore等4大并發工具類詳解
- Java多線程系列(一)：最全面的Java多線程學習概述
- Java多線程系列(六)：深入詳解Synchronized同步鎖的底層實作
- Java多線程系列(五)：線程池的實作原理、優點與風險、以及四種線程池實作
- Java多線程系列(七)：并發容器的原理，7大并發容器詳解、及使用場景