aqs用volatile int state而非atomicinteger,因其需轻量级happens-before保证且cas由unsafe直接操作更高效;acquire负责排队与恢复,tryacquire由子类实现具体获取逻辑;clh为逻辑队列,靠前驱通知而非自旋;conditionobject另起单向等待队列以隔离条件等待与锁竞争语义。

为什么 AQS 用 volatile int state 而不是 AtomicInteger
因为 state 的读写必须和内存可见性、重排序约束强绑定,而 volatile 恰好提供最轻量的 happens-before 保证;AtomicInteger 多了一层方法调用和对象封装,在 AQS 的核心路径(如 compareAndSetState)中会引入无谓开销。AQS 自己用 Unsafe.compareAndSwapInt 实现 CAS,直接操作 volatile 字段更高效。
常见误判:以为 “原子类更安全”,其实 AQS 的线程安全不靠原子类,而靠状态机 + CAS + 队列协作。用 AtomicInteger 反而会让子类难以复写 getState/setState 等模板方法。
acquire 和 tryAcquire 的分工边界在哪
acquire 是 AQS 提供的顶层模板方法,负责公共逻辑:先调用 tryAcquire 尝试获取锁;失败则入队、挂起、等待唤醒;被唤醒后再次尝试。它不关心“怎么判是否能获取”,只管“怎么排队和恢复”。
tryAcquire 必须由子类实现,决定具体语义:
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- 对于
ReentrantLock.NonfairSync:直接 CAS 修改state,不检查队列是否为空 - 对于
ReentrantLock.FairSync:先检查hasQueuedPredecessors(),再 CAS - 对于
Semaphore:判断剩余许可数是否足够
容易踩的坑:tryAcquire 返回 false 后,AQS 会无条件把当前线程包装成 Node 加入同步队列——如果你在 tryAcquire 里做了阻塞或重试,就破坏了 AQS 的协作契约。
CLH 队列为什么是「逻辑上的」而不是真实链表
AQS 的队列叫 CLH(Craig, Landin, and Hagersten),但它不是标准 CLH:真实节点只有 prev 和 next,没有自旋字段;等待逻辑靠 LockSupport.park() 实现,而非自旋。所以它是“CLH 思想的变种”——用前驱节点的状态通知后继,但不自旋。
关键设计点:
- 入队时只设置
prev,next由前驱节点在唤醒后置(避免并发写next冲突) - 每个节点的
waitStatus初始为0,被前驱设为SIGNAL后才可安全挂起 - 取消节点(
CANCELLED)会被前驱跳过,形成“逻辑断连”,物理指针仍存在
这导致一个常见困惑:打印队列时看到 next == null,不等于节点不在队列里——它可能只是还没被前驱链接上。
为什么 ConditionObject 要另起一套等待队列
因为 await() 不是释放锁后“重新竞争”,而是释放锁 + 进入条件等待 + 被 signal() 唤醒后重新竞争同步状态。如果复用 AQS 同步队列,就会混淆“因锁竞争阻塞”和“因条件不满足阻塞”两种语义。
ConditionObject 的等待队列是单向链表(firstWaiter / lastWaiter),节点类型也是 Node,但 waitStatus == Node.CONDITION,且不参与 AQS 的 acquire 流程。
关键转换点:
-
await():先完全释放锁(可能多次setState),再把自己加入条件队列,最后调用LockSupport.park() -
signal():把条件队列头节点移到 AQS 同步队列尾部,并设waitStatus = 0,触发后续竞争
这里最容易忽略的是:一个 Condition 对应一个等待队列,但多个 Condition 共享同一个 AQS 同步队列——所以 signalAll() 是把整个条件队列迁移过去,不是广播。
// 示例:ReentrantLock 中 fair tryAcquire 的简化逻辑
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
// 公平模式下,必须确保前面没人排队
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
AQS 的精妙不在代码多复杂,而在所有状态变更都收敛到几个原子操作(state、head、tail、waitStatus)和两套队列的职责隔离上。真正难 debug 的,永远是条件队列和同步队列之间的状态迁移时机,以及 waitStatus 在各种取消/中断场景下的跃迁路径。










