一、 同步框架AbstractQueuedSynchronizer

Java并发编程核心在于java.concurrent.util包
而juc当中的大多数同步器实现都是围绕着共同的基础行为，比如等待队列、条件队列、独占获取、共享获取等，而这个行为的抽象就是基于AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，是一个依赖状态(state)的同步器，主要结构是双向链表的FIFO队列（尾插法），如果线程抢不到，就进这个链表排队，之后再等待被唤醒；

AQS具备特性
1、阻塞等待队列
2、共享/独占
3、公平/非公平
4、可重入
5、允许中断

二、并发编程包依赖于AQS的内部实现

Java.concurrent.util当中同步器的实现如Lock,Latch,Barrier等，都是基于AQS框架实现
一般通过定义内部类Sync继承AQS，将同步器所有调用都映射到Sync对应的方法

三、AQS框架-管理状态

1、AQS内部维护属性volatile int state (32位)
state表示资源的可用状态

2、State三种访问方式
getState()、setState()、compareAndSetState()

3、AQS定义两种资源共享方式
Exclusive-独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock
Share-共享，多个线程可以同时执行，如Semaphore/CountDownLatch

4、AQS定义两种队列
同步等待队列
条件等待队列

四、ReentrantLock

这里 state 代表 ：同一线程占用的次数
应用场景：
虽然允许多个线程进行访问，但是通过state机制保证同一时刻只有一个线程能获取资源。
可以替代synchronized关键字，提供更灵活的加锁和解锁操作，支持公平性和非公平性，可重入。

底层原理：
支持可重入性：reentrantLock.lock(); 同一个线程可用多次，每一次state就加1；同理reentrantLock.unlock(); 每次给state 减1，减到0就允许其他线程来抢。
state>0 代表有锁状态，state=0代表无锁状态；

任务开始前调用 reentrantLock.lock(); state就加1，表示同个线程占用的次数
任务结束后调用 reentrantLock.unlock(); state就减1

ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(false);public static void print() {reentrantLock.lock(); //给state 加1System.out.println(Thread.currentThread().getName());try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {reentrantLock.unlock(); //给state 减1}}

源码中这一段取决了锁是不是 可重入的
源码中，这里会判断是不是当前线程在获取资源，是的话就加起来，再set；
而其他不可重入的锁没有这个逻辑，甚至不用去记录是不是当前线程获取的，所以不可重入

//源码中，这里会判断是不是当前线程在获取资源，是的话就加起来，再set；
//而其他不可重入的锁没有这个逻辑，甚至不用去记录是不是当前线程获取的，所以不可重入
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;
}

公平与非公平的区别

1）公平锁的实现：调用acquire(1)函数，其实公平锁也没有那么老实，这里一上来还是会去尝试抢一下锁的 tryAcquire(arg)，抢不到了才入队列排队acquireQueued(),再中断自己的运行selfInterrupt();

static final class FairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;final void lock() {acquire(1);}
//其实公平锁也没有那么老实，这里一上来还是会去尝试抢一下锁的 tryAcquire(arg)，抢不到了才入队列排队acquireQueued(),中断自己的运行selfInterrupt();
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}

2）非公平锁的实现：
先尝试抢占锁,就是把state从0改成1， compareAndSetState(0, 1)，然后将当前的执行线程改成自己 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()）
失败的话就调用公平锁的流程acquire(1); 但还是一样，要先尝试抢一下锁，抢不到才乖乖去排队，所以它其实前后尝试了两次抢锁，这个刺头
为什么要插队呢？因为插队可以减少cpu去等待队列中唤醒线程的时间代价
只有在别人刚好完成任务退出后，cup要去队列中唤醒线程的那一瞬间有机会被插队成功

static final class NonfairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;final void lock() {//先尝试抢占锁把state从0改成1,然后将当前的执行线程改成自己if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1);}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {return nonfairTryAcquire(acquires);}}

唤醒规则：
不管是不是公平锁，唤醒方式是用的同一套方法；
一般是唤醒队列中排队的头节点线程，但如果该线程任务状态异常，就是waitStatus >0，那它就会从尾部开始找一个正常状态的线程任务去唤醒；
这里不清楚它为什么不直接清理掉头节点，然后再顺序找下去，居然去尾部找

private void unparkSuccessor(Node node) {/** If status is negative (i.e., possibly needing signal) try* to clear in anticipation of signalling.  It is OK if this* fails or if status is changed by waiting thread.*/int ws = node.waitStatus;if (ws < 0)compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);/** Thread to unpark is held in successor, which is normally* just the next node.  But if cancelled or apparently null,* traverse backwards from tail to find the actual* non-cancelled successor.*/Node s = node.next;if (s == null || s.waitStatus > 0) {s = null;for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) //从尾巴倒着找到第一个正常的if (t.waitStatus <= 0)s = t;}if (s != null)LockSupport.unpark(s.thread);}

五、 CountDownLatch

这里 state 代表 ：还有多少线程能拿到资源，资源被拿走后不还回去，一次性

static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
新建时，初始化state = 某值 ;
每个线程完成任务后，调用 CountDownLatch.countDown() 将state减1；
调用 CountDownLatch.await() 的主线程会被阻塞，直到state 减到0，也就是所有任务完成了，主线程才往下走；

六、Semaphore

这里 state 代表 ：最多有多少线程同时能拿到资源，且资源被拿走后可以还回去给别的线程拿，动态变化

static Semaphore semaphore = new Semaphore(6);
新建时，初始化state = 某值 ;
任务开始前先调用semaphore.acquire() 给state 减1，表示占用了一个资源
任务完成后调用semaphore.release(); 给state 加1，表示把资源还回去
减到state = 0 时，则表示资源不够了，要抢的线程进队列排队

七、CyclicBarrier

这里 state 代表 ：还有多少线程能拿到资源，但资源被拿走后统一在最后结束还回去，一波流
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7)
新建时，初始化state = 某值；
每次任务执行完调用cyclicBarrier.await(); state减1；
减到state = 0 时，表示所有线程都干完活了，所有等待的线程继续执行，包括主线程。然后重新赋值 state=初始值；
允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。