AQS抽象队列同步器原理

总结

AQS 用一个 state 变量 + FIFO 等待队列实现同步，ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch 都基于它
默认用非公平锁，吞吐量更高；需要顺序性才用公平锁
没有特殊需求用 synchronized，需要超时/中断/公平性再上 ReentrantLock

1. AQS 是什么？

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是 Java 并发包的底层框架，ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、ReentrantReadWriteLock 都是基于它实现的。

核心思路：用一个 int 类型的 state 变量表示同步状态，CAS 保证修改原子性。抢锁成功就修改 state，失败就进 FIFO 等待队列挂起，锁释放时唤醒队头线程重新抢。

2. state 在不同同步器里的含义

同步器	state 含义
ReentrantLock	0 = 未锁定，> 0 = 重入次数
Semaphore	剩余可用许可数
CountDownLatch	还需等待的计数
ReentrantReadWriteLock	高 16 位 = 读锁次数，低 16 位 = 写锁次数

3. 公平锁 vs 非公平锁

公平锁：线程来了先看队列有没有人在等，有就乖乖排队，严格 FIFO。
非公平锁：线程来了直接 CAS 抢，抢到就用，抢不到再排队。

默认用非公平锁，吞吐量更高。公平锁线程切换频繁，性能明显低一截，除非业务明确要求顺序性才用。

4. 为什么用双向链表？

AQS 的等待队列是 CLH 锁队列的变种，原始 CLH 是单向链表，AQS 改成了双向链表。原因是线程可能因为中断或超时被取消，取消时需要修改前驱节点的 next 指针，有了 prev 才能 O(1) 找到前驱完成摘除，单向链表只能从头遍历 O(n)。详见京东面试题：为什么AQS锁使用双向链表？。

5. 常用同步器用法

// ReentrantLock，记得 finally 里释放
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 临界区
} finally {
    lock.unlock();
}

// Semaphore，限制并发数
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
semaphore.acquire();
try {
    // 最多 3 个线程同时进来
} finally {
    semaphore.release();
}

// CountDownLatch，等待多个任务完成
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
// 每个子任务完成后
latch.countDown();
// 主线程等所有子任务完成
latch.await();

// ReentrantReadWriteLock，读多写少场景
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
rwLock.readLock().lock();   // 读锁，多个线程可以同时持有
rwLock.writeLock().lock();  // 写锁，独占

6. 和 synchronized 的区别

	synchronized	ReentrantLock（AQS）
实现层面	JVM 内置	Java 代码
释放锁	自动	手动，必须 finally
可中断	否	是（lockInterruptibly）
超时获取	否	是（tryLock）
公平锁	否	支持
性能	JDK 6 后差距不大	高并发下略好

没有特殊需求用 synchronized 就够了，代码更简洁不容易出错。需要超时、中断、公平性这些特性时再上 ReentrantLock。