AQS（AbstractQueuedSynchronizer） 是Java并发编程中的核心框架，提供了一种高效、可扩展的同步器实现机制。通过理解 ReentrantLock 如何基于AQS实现，我们可以深入掌握AQS的工作原理和应用。
? AQS的核心机制
AQS通过FIFO双向队列来管理线程的等待和唤醒，确保线程以公平的顺序获取资源。其核心在于**状态（state）**的管理，通过原子操作对state进行修改，控制资源的获取和释放。

状态（state）:

state = 0 表示资源未被占用。
state > 0 表示资源已被占用，且其值通常表示重入的次数。



? ReentrantLock的实现
ReentrantLock 是AQS的一个具体实现，它提供了可重入的互斥锁，允许同一个线程多次获取同一把锁，而不会导致死锁。
关键特性

可重入性: 同一线程可以多次获取锁，每次获取锁后，锁的持有计数（state）会增加。
公平与非公平锁:

公平锁: 按照线程请求锁的顺序（FIFO）来获取锁，避免线程饥饿。
非公平锁: 允许线程插队，提高吞吐量，但可能导致部分线程长期得不到锁。



工作流程

获取锁（acquire）:

线程尝试通过CAS操作将state从0设置为1，成功则获取锁。
如果失败，线程被加入到等待队列，并进入等待状态。


释放锁（release）:

持有锁的线程通过CAS操作将state减1。
如果state降为0，表示锁已完全释放，AQS会唤醒等待队列中的下一个线程。



代码示例与解释
public class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void criticalSection() {
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            // 关键代码区域
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    }
}
​

lock.lock(): 调用AQS的 acquire方法，尝试获取锁。
lock.unlock(): 调用AQS的 release方法，释放锁并可能唤醒等待的线程。

? AQS的内部结构
AQS内部主要维护一个双向链表作为等待队列，每个节点代表一个等待获取锁的线程。AQS通过CAS（Compare-And-Swap）操作确保状态的原子性和线程安全。
关键方法

acquire(int arg): 获取独占锁，如果失败则将线程加入等待队列。
release(int arg): 释放锁，并尝试唤醒下一个等待的线程。
tryAcquire(int arg): 尝试以非阻塞的方式获取锁，子类需重写以定义获取逻辑。
tryRelease(int arg): 尝试释放锁，子类需重写以定义释放逻辑。

? 工作流程图
[线程A] -> [尝试获取锁] --成功--> [持有锁, state=1]
[线程B] -> [尝试获取锁] --失败--> [加入等待队列]
[线程A] -> [释放锁, state=0] --> [唤醒线程B]
[线程B] -> [获取锁, state=1]
​
? 深入分析
可重入性的实现依赖于对state的维护。当同一线程再次获取锁时，只需增加state计数，而不需要重新进入等待队列。这确保了锁的高效使用和避免不必要的阻塞。
公平锁通过在获取锁时检查等待队列的头部线程，确保线程按顺序获取锁。而非公平锁则允许线程直接尝试获取锁，提升了性能但可能牺牲了公平性。
?️ 优势与应用

高性能: AQS通过高效的队列管理和CAS操作，提供了优秀的性能表现。
灵活性: 作为一个框架，AQS支持多种同步器的实现，如信号量、读写锁等。
可扩展性: 开发者可以根据具体需求，通过扩展AQS来实现自定义的同步机制。

? 总结
AQS作为Java并发编程中的基础框架，通过状态管理和FIFO等待队列，实现了高效且可扩展的同步机制。ReentrantLock基于AQS的设计，提供了可重入的互斥锁，确保了线程安全和资源的有序访问。深入理解AQS和ReentrantLock，不仅有助于编写高效的并发程序，还为设计自定义同步器提供了坚实的基础。
? 关键点回顾

AQS通过state和等待队列管理同步。
ReentrantLock实现了可重入的互斥锁，支持公平和非公平模式。
CAS操作确保了状态修改的原子性和线程安全。
可扩展性使得AQS成为构建各种同步器的理想选择。

通过系统地学习和应用AQS及其具体实现ReentrantLock，开发者可以更好地掌握Java并发编程的核心技术，编写出高效、安全的多线程应用程序。?