概念
AQS 全称是AbstractQueuedSynchronizer，翻译过来的意思就是抽象队列同步器，Java中的大部分同步类（Lock、Semaphore、ReentrantLock等）都是基于它实现的。
简单来说：AQS 是一个抽象类，为同步器提供了通用的 执行框架。有点类似 设计模式中的模板方法模式
它定义了 资源获取和释放的通用流程，而具体的资源获取逻辑则由具体同步器通过重写模板方法来实现。 因此，可以将 AQS 看作是同步器的 基础“底座”，而具体逻辑需要实现类来应用
核心思想
AQS 核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将请求该资源线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 CLH 队列锁 实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。
CLH
针对自旋锁的问题，演进出一种基于队列的自旋锁 即 CLH，它适用于多处理器环境下的高并发场景
原理是通过维护一个隐式队列，它将争抢的线程组织成一个队列，通过排队的方式按序争抢锁。
每个线程不再 CAS 争抢一个变量，而是自旋判断排在它前面线程的状态，如果前面的线程状态为释放锁，那么后续的线程则抢锁。
因此，CLH 通过排队按序争抢解决了锁饥饿的问题。通过 CAS 自旋监听前面线程的状态避免的总线风暴问题的产生。
不过 CLH 还是有缺点的: 自旋期间线程会一直占用CPU 资源
注意! 隐式队列 指的是不同线程之间是没有真正通过指针连接的，仅仅是利用 AtomicReference + ThreadLocal实现了隐式关联
public class CLHLock {private static class CLHNode {volatile boolean isLocked = true; // 默认加锁状态}private final ThreadLocal<CLHNode> currentNode;private final ThreadLocal<CLHNode> predecessorNode;private final AtomicReference<CLHNode> tail;public CLHLock() {this.currentNode = ThreadLocal.withInitial(CLHNode::new);this.predecessorNode = new ThreadLocal<>();this.tail = new AtomicReference<>(new CLHNode());}public void lock() {CLHNode node = currentNode.get();CLHNode pred = tail.getAndSet(node);predecessorNode.set(pred);// 自旋等待前驱节点释放锁while (pred.isLocked) {}}public void unlock() {CLHNode node = currentNode.get();node.isLocked = false; // 释放锁currentNode.set(predecessorNode.get()); // 回收当前节点}
}AQS优化CLH
AQS 在 CLH 锁的基础上进一步优化，形成了其内部的 CLH 队列变体。主要改进点有以下两方面：
1.自旋 + 阻塞： CLH 锁使用纯自旋方式等待锁的释放，但大量的自旋操作会占用过多的 CPU 资源。AQS 引入了 自旋CAS + 阻塞 的混合机制：
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如果线程获取锁失败，会先短暂自旋尝试获取锁；
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如果仍然失败，则线程会进入阻塞状态，等待被唤醒，从而减少 CPU 的浪费。
2.单向队列改为双向队列：
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CLH 锁使用单向队列，节点只知道前驱节点的状态，而当某个节点释放锁时，需要通过队列唤醒后续节点。
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AQS 将队列改为 双向队列，新增了
next指针，使得节点不仅知道前驱节点，也可以直接唤醒后继节点，不用让后续结点自旋等待
且前面线程如果等待超时或者主动取消后，需要从队列中移除，且后面的线程需要“顶“上来
AQS 的核心机制
AQS 使用 int 成员变量 state 表示同步状态，通过内置的 FIFO 线程等待/等待队列 来完成获取资源线程的排队工作。
// 共享变量，使用volatile修饰保证线程可见性 private volatile int state;
另外，状态信息 state 可以通过 protected 类型的getState()、setState()和compareAndSetState() 进行操作。并且，这几个方法都是 final 修饰的，在子类中无法被重写。
//返回同步状态的当前值
protected final int getState() {return state;
}// 设置同步状态的值
protected final void setState(int newState) {state = newState;
}
//如果当前状态值等于预期值（expect），则将其更新为新值（update）
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
ReentrantLock对AQS 的使用
以可重入的互斥锁 ReentrantLock 为例，它的内部维护了一个 state 变量，用来表示锁的占用状态。
state 的初始值为 0，表示锁处于未锁定状态。
当线程 A 调用 lock() 方法时，会尝试通过 tryAcquire() 方法独占该锁，并让 state 的值加 1。
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如果成功了，那么线程 A 就获取到了锁。
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如果失败了，那么 就会通过
addWaiter()方法将线程 A 封装为 Node 节点加入AQS内部的队列中加入到一个等待队列（CLH 变体队列）中，直到其他线程释放该锁。-
通过
CAS操作去更新tail指针指向新入队的 Node 节点，CAS可以保证只有一个线程会成功修改tail指针，以此来保证 Node 节点入队时的并发安全。
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入队后其实还有两步
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首先尝试获取资源：如果当前结点的前继节点为
head节点，则说明该结点是队头嘛，尝试获取资源成功，然后把它从等待队列移除 -
如果不是，那么当前节点的唤醒需要依赖于上一个节点。那么它的状态就是为
CANCELLED，CANCELLED状态的节点没有获取到锁，也就无法执行解锁操作对当前节点进行唤醒。因此在阻塞当前线程之前，需要跳过CANCELLED状态的节点。-
如果发现前继节点的状态是
SIGNAL，则可以阻塞当前线程。 -
如果发现前继节点的状态是
CANCELLED，表示上一个节点取消获取锁，则需要跳过CANCELLED状态的节点。 -
如果发现前继节点的状态不是
SIGNAL和CANCELLED，表明前继节点的状态处于正常等待资源的状态，因此将前继节点的状态设置为SIGNAL，表明该前继节点需要对后续节点进行唤醒 -
当判断当前线程可以阻塞之后，通过调用
parkAndCheckInterrupt()方法来阻塞当前线程。内部使用了LockSupport来实现阻塞。LockSupoprt底层是基于Unsafe类来阻塞线程
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假设线程 A 获取锁成功了，释放锁之前，A 线程自己是可以重复获取此锁的（state 会累加）。这就是可重入性的体现，但是，这也意味着，一个线程必须释放与获取的次数相同的锁，才能让 state 的值回到 0，也就是让锁恢复到未锁定状态。只有这样，其他等待的线程才能有机会获取该锁。
基于 AQS 可以实现自定义的同步器， AQS 提供了 5 个模板方法（模板方法模式）。
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自定义的同步器继承
AbstractQueuedSynchronizer。 -
重写 AQS 暴露的模板方法。自定义同步器时需要重写下面几个 AQS 提供的钩子方法：
//独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。 protected boolean tryAcquire(int) //独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。 protected boolean tryRelease(int) //共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。 protected int tryAcquireShared(int) //共享方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。 protected boolean tryReleaseShared(int) //该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。 protected boolean isHeldExclusively()
AQS资源共享方式
AQS 定义两种资源共享方式：
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独占，只有一个线程能执行，如
ReentrantLock） -
共享，多个线程可同时执行，如
Semaphore/CountDownLatch。
独占模式
AQS 中以独占模式获取资源的入口方法是 acquire() ，如下：
// AQS
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();
}
在 acquire() 中，线程会先尝试获取共享资源；如果获取失败，会将线程封装为 Node 节点加入到 AQS 的等待队列中；加入队列之后，会让等待队列中的线程尝试获取资源，并且会对线程进行阻塞操作。分别对应以下三个方法：
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tryAcquire()：尝试获取锁（模板方法），AQS不提供具体实现，由子类实现。 -
addWaiter()：如果获取锁失败，会将当前线程封装为 Node 节点加入到 AQS 的 CLH 变体队列中等待获取锁。 -
acquireQueued()：对线程进行阻塞、唤醒，并调用tryAcquire()方法让队列中的线程尝试获取锁
源码分析
tryAcquire() 方法是 AQS 提供的模板方法，不提供默认实现。
因此，这里分析 tryAcquire() 方法时，以 ReentrantLock的非公平锁（独占锁）为例进行分析，ReentrantLock 内部实现的 tryAcquire() 会调用到下边的 nonfairTryAcquire() ：
// ReentrantLock
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();// 1、获取 AQS 中的 state 状态int c = getState();// 2、如果 state 为 0，证明锁没有被其他线程占用if (c == 0) {// 2.1、通过 CAS 对 state 进行更新if (compareAndSetState(0, acquires)) {// 2.2、如果 CAS 更新成功，就将锁的持有者设置为当前线程setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}// 3、如果当前线程和锁的持有线程相同，说明发生了「锁的重入」else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflowthrow new Error("Maximum lock count exceeded");// 3.1、将锁的重入次数加 1setState(nextc);return true;}// 4、如果锁被其他线程占用，就返回 false，表示获取锁失败return false;
}
主要通过两个核心操作去完成资源的获取：
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通过
CAS更新state变量。state == 0表示资源没有被占用。state > 0表示资源被占用，此时state表示重入次数。 -
通过
setExclusiveOwnerThread()设置持有资源的线程。
如果线程更新 state 变量成功，就表明获取到了资源， 因此将持有资源的线程设置为当前线程即可。