并发面试题-谈谈你对AQS的理解
简要回答
AQS（AbstractQueuedSynchronizer抽象队列同步器）是Java并发包中的一个核心组件，它提供了一个框架用于实现基于FIFO等待队列的阻塞锁和同步器。AQS通过管理一个同步状态和一个等待队列来控制多线程对共享资源的访问。它定义了一系列模板方法，如tryAcquire、tryRelease等，供子类实现具体的同步机制。AQS使用CAS操作来确保同步状态的原子性，并通过双向链表实现等待队列来管理处于等待状态的线程。它支持独占模式和共享模式，可以方便地实现互斥锁、读写锁、信号量等同步机制。AQS的优点在于其灵活性和可扩展性，但实现起来相对复杂，需要谨慎操作以避免死锁和饥饿等问题。
深入理解
AQS核心思想
AQS的核心思想是将多线程的进入和退出操作都放入一个FIFO（先进先出）的等待队列中，通过对这个等待队列的管理来控制线程的并发访问和同步。它提供了一个框架用于实现基于FIFO等待队列的阻塞锁和同步器，如ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。
AQS主要功能
- 资源状态管理：AQS使用一个volatile类型的整数变量（state）来表示同步状态。对于独占锁，state表示锁的持有状态（0表示未持有，1表示持有）。对于共享锁，state表示当前持有的读锁数量。
- 线程排队管理：AQS使用一个FIFO等待队列来管理处于等待状态的线程。当线程请求无法获取同步状态时，会被加入等待队列。等待队列由一个双向链表实现，每个节点（Node）表示一个等待线程。
- 提供模板方法：AQS提供了一系列模板方法，子类可以通过实现这些方法来定义具体的同步机制。这些模板方法包括tryAcquire（尝试获取同步状态）、tryRelease（尝试释放同步状态）、tryAcquireShared（尝试共享模式下获取同步状态）和tryReleaseShared（尝试共享模式下释放同步状态）等。
AQS工作原理
- 同步状态管理：AQS提供了一系列的方法来操作同步状态，如getState()、setState(int newState)和compareAndSetState(int expect, int update)等。这些方法保证了同步状态的原子性和线程安全。
- 线程排队与唤醒：当线程请求无法获取同步状态时，AQS会将该线程封装成一个节点并加入等待队列。同时，会阻塞该线程。当同步状态释放时，AQS会唤醒等待队列中的首节点（对于公平锁）或随机一个节点（对于非公平锁），使其再次尝试获取同步状态。
- 条件队列：AQS还支持条件队列，用于在等待队列中挂起和唤醒线程。调用Condition的await方法会使线程释放当前持有的锁并进入条件队列等待，而调用signal方法则会将条件队列的首节点移动到等待队列尾部并唤醒该线程。
AQS应用场景
AQS的应用场景非常广泛，它可以用于实现各种同步机制，如互斥锁、读写锁、信号量、倒计时器等等。其中最常见的应用就是锁的实现，如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等。这些锁都是基于AQS实现的，通过实现不同的tryAcquire和tryRelease方法来实现不同的同步策略。
AQS优缺点
-
优点：
- 灵活性：AQS可以方便地实现各种同步机制。
- 可扩展性：AQS的设计使得它可以适应不同的并发编程需求。
- 高并发性：AQS使用CAS操作来管理同步状态，保证了操作的原子性和线程安全，同时减少了线程竞争，提高了并发性能。
-
缺点：
- 实现复杂：AQS的实现比较复杂，需要对锁的实现细节有一定的了解。
- 需要谨慎操作：使用AQS时需要避免出现死锁和饥饿等问题。