Java中的AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是Java并发框架的核心组件之一，它位于java.util.concurrent.locks包下。AQS为Java的锁和其他同步工具提供了基础架构，它使用模板设计模式和一种称为“CLH锁”的算法来实现高效的线程同步。

AQS的主要组成部分

AQS的主要功能围绕着一个volatile整型成员变量state和一个FIFO线程等待队列来组织。state变量用于表示同步状态，比如锁是否被持有，有多少线程正在持有锁等。这个状态变量是通过原子更新的方式来保证线程安全性。

CLH锁算法

AQS使用CLH锁算法（Craig, Landin, and Hagersten）来管理线程间的同步。CLH锁算法的特点是使用了一个尾指针（tail pointer）来标识队列的末端，新来的线程会将其自身添加到队列的尾部，并且将自己设置为队列的新的尾节点。当线程从等待队列中被唤醒时，它会检查前一个节点的状态，以确定是否可以尝试获取锁。

AQS的关键方法

AQS提供了一些关键的方法，它们被子类重写以适应特定的同步需求：

• isHeldExclusively()：判断当前同步状态是否是独占模式。
• tryAcquire(int) 和 tryRelease(int)：尝试获取和释放同步状态，这两个方法由子类实现，用于具体的操作。
• tryAcquireShared(int) 和 tryReleaseShared(int)：尝试获取和释放共享模式下的同步状态。
• acquire(int) 和 acquireShared(int)：如果无法立即获取同步状态，这些方法会将当前线程放入等待队列并阻塞当前线程。
• release(int) 和 releaseShared(int)：释放同步状态，如果这是最后一个持有同步状态的线程，它会唤醒等待队列中的下一个线程。

AQS的子类

AQS的子类包括但不限于：

• ReentrantLock：可重入的互斥锁。
• Semaphore：信号量，用于控制对有限数量资源的访问。
• CountDownLatch：倒计时门闩，用于等待一组操作完成。
• CyclicBarrier：循环栅栏，用于等待固定数量的线程到达某个点。
• ReadWriteLock：读写锁，允许多个读线程同时访问资源，但不允许读线程和写线程或者两个写线程同时访问。

AQS的工作流程

当线程试图获取同步状态时，AQS会调用tryAcquire或tryAcquireShared方法。如果同步状态无法立即获取，线程会被插入到等待队列中，并且线程会被阻塞。当同步状态被释放时，AQS会唤醒等待队列中的一个或多个线程，使其有机会再次尝试获取同步状态。

总结

AQS是Java并发包中的一个高度抽象和灵活的工具，它通过模板方法和钩子函数（hook methods）的设计模式，为开发者提供了构建各种同步组件的基础。通过重写AQS提供的方法，开发者可以轻松地实现自定义的同步逻辑，而不需要关心线程调度和同步状态的底层细节。AQS的使用，大大简化了Java中并发控制组件的开发和维护。