Java并发面试题整理

AQS 全称 AbstractQueuedSynchronizer，是 java.util.concurrent.locks 包下面的一个类。用来构建锁和同步器的框架，使用 AQS 能简单而高效地构造出应用广泛的大量同步器，如ReentrantLock，Semaphore，ReentrantrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask 等。开发者也可以利用 AQS 构造出符合要求的同步器。

AQS 的核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并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（Craig，Landin， and Hagersten）队列是一个虚拟的是双向队列（虚拟的双向队列即不存在队列实例，仅存在节点之间的关联关系）。AQS 是将每条共享资源的线程封装成一个 CLH 锁队列的一个结点（Node）来实现锁的分配。

AQS 使用一个 int 成员变量来表示同步状态，通过内置的 FIFO 队列来完成获取资源线程的排队工作。使用 CAS 对该同步状态进行原子操作实现对其值的修改。

共享方式

Exclusive（独占）只有一个线程能执行，如 ReentrantLock。独占锁又分为公平锁和非公平锁。公平锁按照线程在队列中的排队顺序，先到者先获取锁；非公平锁在线程需要获取锁时，无视队列顺序直接去抢锁，谁抢到算谁的。
Share（共享）：多个线程可同时执行，如 Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、ReadWriteLock

实现原理

同步器设计基于模板模式，自定义同步器一般的方式为：

继承 AbstractQueuedSynchronizer 并重写指定方法，这些方法是对共享资源 state 的获取和释放
将 AQS 组合在自定义同步组件的实现中，并调用其它模板方法，这些模板方法会调用使用者重写的方法

AQS 使用模板方法模式，自定义同步器时重写以下几个 AQS 提供的模板方法：

isHeldExclusively(); // 线程是否在独占资源，用到 condition 时才需要实现
tryAcquire(int);// 独占方式，尝试获取资源，成功则返回 true，失败则返回 false
tryRelease(int);// 独占方式，尝试释放资源，成功则返回 true，失败则返回 false
tryAcquireShared(int);// 共享方式，尝试获取资源，负数表示失败；0 表示成功，但没有剩余可获取资源；正数表示成功，并且有可用资源
tryReleaseShared(int);// 共享方式，尝试释放资源成功返回 true，失败返回 false

默认情况下，每个方法都抛出UnsupportedOperationException，这些方法的实现必须是线程安全，并且应该简短而不阻塞。AQS 中的其它方法都是 final的，无法被其它类使用。

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别

CountDownlatch 是计数器，只能使用一次，计数为 0 时释放所有等待线程；CyclicBarrier 的计数器提供 reset 功能，可以使用多次。