1.Java 中的锁原理、锁优化、CAS、AQS 详解！
2.AQS是什么？
3.java高级面试必问:aqs到底是什么?
4.AbstractQueuedSynchronizer概述
5.Java并发编程解析 | 基于JDK源码解析Java领域中并发锁之StampedLock锁的设计思想与实现原理 (三)
6.后端面经-JavaAQS详解
Java 中的锁原理、锁优化、汉化ht源码CAS、AQS 详解！
锁在Java中主要用于解决并发操作可能引发的脏读和数据不一致性问题。实现锁主要有两种方式：通过volatile关键字和synchronized关键字。
volatile关键字在Java中用于保证共享变量的可见性。当一个线程修改了volatile变量的值，其他线程可以立即读取到这个修改的值。相较于synchronized关键字，volatile的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。因此，如果volatile变量的使用恰当，它能比synchronized提供更高效的并发控制。
synchronized关键字则通过锁机制来实现同步。在Java中，每一个对象都可以作为锁，其具体实现方式有三种形式。当一个线程试图访问同步代码块时，它需要先获取锁，然后才能执行同步代码块的代码，最后在退出或抛出异常时释放锁。synchronized的实现基于Monitor机制，它通过两个方面支持线程之间的同步：Java使用对象锁保证工作在共享数据集上的线程互斥执行，以及通过notify/notifyAll/wait方法协同不同线程之间的操作。在Java中，每个类和对象都关联了一个Monitor。
Monitor的工作原理涉及到Java对象头的Mark Word，用于存放锁标记。在JavaSE 1.6中，为了减少获得锁和释放锁的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”优化。锁的状态从低到高依次为无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，它们会根据竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级，这意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种策略旨在提高获得锁和释放锁的效率。
在并发应用中，CAS（CompareAndSwap）操作也常被使用。CAS是ip源码阅读一个原子操作，它比较一个内存位置的值，并在相等时修改这个内存位置的值。CAS操作使用处理器提供的CMPXCHG指令实现。它的优点是保证了新的值总是基于最新的信息计算的，但缺点是可能导致数据竞争和死锁。
Java中的队列同步器（AQS）是构建锁或其他同步组件的基础框架。AQS使用一个int成员变量表示同步状态，并通过内置的FIFO双向队列完成获取锁线程的排队工作。AQS支持独占式和共享式锁的获取，其中独占式锁有且只有一个线程能获取到，共享式锁可以允许多个线程同时获取。
以ConcurrentHashMap为例，它使用锁分段技术来实现线程安全。通过将数据分成多个段并为每个段分配一把锁，ConcurrentHashMap允许一个线程访问其中一个段的数据，同时其他段的数据可以被其他线程访问。这提高了并发访问的效率。
AQS是什么？
AQS，全称为AbstractQueuedSynchronizer，是Java并发包中用于解决多线程访问共享资源问题的同步机制的基础框架。它作为抽象类，需要被子类继承，为Java并发同步组件提供底层支持。AQS的核心是维护一个volatile int型变量state，表示同步状态，包括锁的获取与释放。子类需重写一系列方法，如getstate、setstate、compareAndSetState来管理state。AQS通过虚拟的CLH FIFO双向队列管理阻塞线程，实现线程间的有序等待与唤醒。
AQS的核心功能在于提供一个基础框架来解决同步问题。通过state变量，AQS能跟踪锁的持有状态。getstate、setstate、compareAndSetState等方法允许子类根据具体需求管理state。AQS还利用一个虚拟队列结构来管理因同步操作而被阻塞的线程，确保线程等待的有序性和公平性。
综上所述，AQS是Java并发编程中的关键组件，它通过抽象的类结构、state变量和队列机制，为开发者提供了一种灵活而高效的解决多线程同步问题的方案。通过继承AQS并实现其抽象方法，读tomcat源码开发者可以根据具体需求构建出符合业务逻辑的同步机制，确保多个线程安全地访问共享资源。
java高级面试必问:aqs到底是什么?
面试官：今天我们聊聊lock锁吧？
候选者：好的，没问题。
面试官：我们先从简单的问题开始，比如公平锁和非公平锁的概念。
候选者：公平锁指的是在竞争环境下，先到临界区的线程比后到的线程一定更快获取锁。而非公平锁则意味着先到临界区的线程不一定会比后到的线程更快获取锁。
面试官：如果让你实现公平和非公平锁，你会如何实现它们？
候选者：公平锁可以通过将竞争的线程放在一个先进先出的队列上，只要持有锁的线程执行完，唤醒队列中的下一个线程获取锁。而非公平锁则简单地尝试获取锁，获取不到则将线程放入队列等待。
面试官：线程尝试获取锁而不自旋有什么好处？
候选者：自旋会耗费资源，多个线程一直在尝试获取锁而竞争失败，这种方式并不高效。
面试官：那synchronized锁是公平的还是非公平的？
候选者：synchronized锁是非公平的，它通过CAS操作尝试获取锁，获取不到则升级为轻量级锁，再失败后才将其放入队列。
面试官：AQS是什么？
候选者：AQS全称为AbstractQueuedSynchronizer，是一个可以实现锁的框架，它使用先进先出队列和state状态变量来管理锁。
面试官：以ReentrantLock为例，解释加锁和解锁的过程。
候选者：加锁时，线程首先尝试CAS获取锁，成功则执行同步代码，失败则调用AQS的模板方法尝试获取锁，并根据尝试结果将线程入队，直到获取到锁为止。解锁时，则将state减至0，唤醒头结点下一个合法的节点，被唤醒的节点线程尝试获取锁。
面试官：为什么设置前驱节点为SIGNAL状态？
候选者：设置SIGNAL状态表示后继节点需要被唤醒。
面试官：最后，你推荐一个Java开源项目吗？
候选者：推荐一个校招和社招都适用的开源项目，业务清晰、代码结构良好，几乎每个方法和类都有中文注释，且通过阿里开发插件检查。项目使用了主流技术栈，包括动态线程池、anaconda源码分析日志切面组件等，具有完整的文档和社区支持，适合在校生、工作一年左右或做内网CRUD后台的同学学习。
面试官：感谢你的分享。回到前驱节点设置为SIGNAL状态的问题，它的主要作用是什么？
候选者：设置为SIGNAL状态主要是为了判断节点状态并执行相应的操作。
面试官：了解了，感谢你的回答。
候选者：回到SIGNAL状态的问题，其实是为了判断节点状态并执行唤醒操作。在ReentrantLock中，节点状态小于0表示需要被唤醒。
AbstractQueuedSynchronizer概述
在Java并发编程的世界里，有一个重要的同步工具类，那就是AbstractQueuedSynchronizer（简称AQS）。它是Java.util.concurrent.locks包下的一个抽象类，继承自Java的核心类Object，旨在提供一个高效、灵活的同步机制，支持多种并发场景的同步控制。 AQS的设计理念是将同步控制抽象为一个队列，每个同步请求作为一个节点，通过FIFO（先进先出）的方式排队。这样，多个线程在获取锁时，需要按照特定的顺序等待，避免了死锁的可能，提高了并发性能。AQS内部的公平锁和非公平锁选项，允许开发者根据需要选择不同的同步策略。 AQS还提供了一套丰富的同步原语，如acquire()和release()，这些方法允许线程在获取和释放锁时进行自定义操作。此外，AQS还支持自定义的同步队列，这使得它能够与其他同步框架（如ReentrantLock、Semaphore等）无缝集成，为并发编程提供了极大的灵活性。 由于AQS实现了Serializable接口，它可以在需要跨线程、跨JVM传输数据时被序列化，这对于分布式环境下的同步控制非常有用。然而，值得注意的是，AQS本身并不提供显式的后台登录源码互斥保护，开发者需要在其基础上构建更具体的同步组件，如ReentrantLock或者CountDownLatch。 总而言之，AbstractQueuedSynchronizer是Java并发编程中不可或缺的基石，它的设计原则、灵活性和可扩展性，使得它在处理高并发场景时表现出色，是开发者构建并发系统时的首选工具之一。扩展资料
AbstractQueuedSynchronizer为实现依赖于先进先出 (FIFO) 等待队列的阻塞锁定和相关同步器（信号量、事件，等等）提供一个框架。此类的设计目标是成为依靠单个原子 int 值来表示状态的大多数同步器的一个有用基础。子类必须定义更改此状态的受保护方法，并定义哪种状态对于此对象意味着被获取或被释放。假定这些条件之后，此类中的其他方法就可以实现所有排队和阻塞机制。子类可以维护其他状态字段，但只是为了获得同步而只追踪使用 getState()、setState(int) 和 compareAndSetState(int, int) 方法来操作以原子方式更新的 int 值。Java并发编程解析 | 基于JDK源码解析Java领域中并发锁之StampedLock锁的设计思想与实现原理 (三)
在并发编程领域，核心问题涉及互斥与同步。互斥允许同一时刻仅一个线程访问共享资源，同步则指线程间通信协作。多线程并发执行历来面临两大挑战。为解决这些，设计原则强调通过消息通信而非内存共享实现进程或线程同步。
本文探讨的关键术语包括Java语法层面实现的锁与JDK层面锁。Java领域并发问题主要通过管程解决。内置锁的粒度较大，不支持特定功能，因此JDK在内部重新设计，引入新特性，实现多种锁。基于JDK层面的锁大致分为4类。
在Java领域，AQS同步器作为多线程并发控制的基石，包含同步状态、等待与条件队列、独占与共享模式等核心要素。JDK并发工具以AQS为基础，实现各种同步机制。
StampedLock（印戳锁）是基于自定义API操作的并发控制工具，改进自读写锁，特别优化读操作效率。印戳锁提供三种锁实现模式，支持分散操作热点与削峰处理。在JDK1.8中，通过队列削峰实现。
印戳锁基本实现包括共享状态变量、等待队列、读锁与写锁核心处理逻辑。读锁视图与写锁视图操作有特定队列处理，读锁实现包含获取、释放方式，写锁实现包含释放方式。基于Lock接口的实现区分读锁与写锁。
印戳锁本质上仍为读写锁，基于自定义封装API操作实现，不同于AQS基础同步器。在Java并发编程领域，多种实现与应用围绕线程安全，根据不同业务场景具体实现。
Java锁实现与运用远不止于此，还包括相位器、交换器及并发容器中的分段锁。在并发编程中，锁作为实现方式之一，提供线程安全，但实际应用中锁仅为单一应用，提供并发编程思想。
本文总结Java领域并发锁设计与实现，重点介绍JDK层面锁与印戳锁。文章观点及理解可能存在不足，欢迎指正。技术研究之路任重道远，希望每一份努力都充满价值，未来依然充满可能。
后端面经-JavaAQS详解
AQS是什么？
AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock。简单来说，AQS定义了一套框架，来实现同步类。
AQS的核心思想是对于共享资源，维护一个双端队列来管理线程，队列中的线程依次获取资源，获取不到的线程进入队列等待，直到资源释放，队列中的线程依次获取资源。AQS的基本框架如图所示：
资源state变量表示共享资源，通常是int类型。CLH双向队列是一种基于逻辑队列非线程饥饿的自旋公平锁，具体介绍可参考此篇博客。CLH中每个节点都表示一个线程，处于头部的节点获取资源，而其他资源则等待。Node的方法和属性值如图所示：其中,
一般来说，一个同步器是资源独占模式或者资源共享模式的其中之一，因此tryAcquire(int)和tryAcquireShared(int)只需要实现一个即可，tryRelease(int)和tryReleaseShared(int)同理。但是同步器也可以实现两种模式的资源获取和释放，从而实现独占和共享两种模式。
acquire(int)是获取资源的顶层入口，tryAcquire(int)是获取资源的方法，需要自定义同步器实现。addWaiter(Node.EXCLUSIVE)是将线程加入等待队列的尾部，acquireQueued(Node node, int arg)将线程阻塞在等待队列中，直到获取到资源后才返回。
release(int)是释放资源的顶层入口方法，tryRelease(int)是释放资源的方法，需要自定义同步器自己实现。unparkSuccessor(h)是唤醒后继节点的方法。
acquireShared(int)和releaseShared(int)是使用共享模式获取共享资源的顶层入口方法，tryAcquireShared(arg)是获取共享资源的方法，doAcquireShared(arg)将线程阻塞在等待队列中，直到获取到资源后才返回。releaseShared(int)是释放共享资源的顶层入口方法，doReleaseShared()方法释放共享资源。
面试问题模拟：AQS是接口吗？有哪些没有实现的方法？看过相关源码吗？
A：AQS定义了一个实现同步类的框架，实现方法主要有tryAquire和tryRelease，表示独占模式的资源获取和释放，tryAquireShared和tryReleaseShared表示共享模式的资源获取和释放。源码分析如上文所述。
Java并发必会，深入剖析Semaphore源码
在深入理解Java并发编程时，必不可少的是对Semaphore源码的剖析。本文将带你探索这一核心组件，通过实践和源码解析，掌握其限流和共享锁的本质。Semaphore，中文名信号量，就像一个令牌桶，任务执行前需要获取令牌，处理完毕后归还，确保资源访问的有序进行。
首先，Semaphore主要有acquire()和release()两个方法。acquire()负责获取许可，若许可不足，任务会被阻塞，直到有许可可用。release()用于释放并归还许可，确保资源释放后，其他任务可以继续执行。一个典型的例子是，如果一个线程池接受个任务，但Semaphore限制为3，那么任务将按每3个一组执行，确保系统稳定性。
Semaphore的源码实现巧妙地结合了AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架，通过Sync同步变量管理许可数量，公平锁和非公平锁的实现方式有所不同。公平锁会优先处理队列中的任务，而非公平锁则按照获取许可的顺序进行。
acquire()方法主要调用AQS中的acquireSharedInterruptibly()，并进一步通过tryReleaseShared()进行许可更新，公平锁与非公平锁的区别在于判断队列中是否有前置节点。release()方法则调用releaseShared()，更新许可数量。
Semaphore的简洁逻辑在于，AQS框架负责大部分并发控制，子类只需实现tryReleaseShared()和tryAcquireShared()，专注于许可数量的管理。欲了解AQS的详细流程，可参考之前的文章。
最后，了解了Semaphore后，我们还将继续探索共享锁CyclicBarrier的实现，敬请期待下篇文章。
什么是CAS、什么是AQS
在探讨多线程编程时，CAS（Compare And Swap）和 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是核心概念，它们在构建同步机制和实现锁方面扮演重要角色。下面我们将深入理解CAS和AQS的原理、应用场景及其在Java中的实现。 CAS理解 CAS是一种乐观锁策略，基于原子操作的乐观锁机制。它假设多个线程同时操作同一数据时，只有一个线程能成功修改数据。当多个线程尝试更新同一变量时，只有一个线程能成功地完成CAS操作，其余线程将失败并重新尝试。这种非阻塞算法提高了性能，因为它避免了锁带来的线程阻塞。 在Java的java.util.concurrent.atomic包中，提供了原子类以实现原子操作，如原子整数类AtomicInteger等。这些类在多线程环境下的操作具有排他性，允许线程在不被中断的情况下执行操作，从而提高了程序的并发性能。 ABA问题 CAS操作可能会引发ABA问题，即在数据变化前后的两次CAS操作中，数据值相同，从而无法判断数据是否被修改过。为解决此问题，乐观锁通常使用版本号机制，每次修改数据时记录版本号，并在修改后递增。若后续修改请求与当前版本号一致，则允许进行修改，否则视为无效修改。 使用版本号机制可以确保ABA问题的解决，避免了数据在两个时间点上的“自循环”修改，从而保证了数据的一致性和完整性。 AQS理解 AQS是Java并发库中的抽象基类，用于构建锁和其他同步组件的基础框架。它提供了一套同步状态的获取和释放方法，通过继承或组合方式实现具体的同步逻辑。AQS维护一个volatile int state变量和一个FIFO（双向队列）等待队列，用于管理同步状态和等待线程。 AQS提供了多种同步状态的访问方式，如公平锁和非公平锁，以及条件变量等。ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等Java并发工具类都基于AQS实现，提供了丰富的同步控制功能。 在获取和释放同步状态的过程中，AQS通过内部实现的队列和状态变量，保证了多线程环境下的线程安全性和高效的同步操作。例如，获取锁时，AQS会尝试通过CAS操作修改状态变量，并在失败时将线程加入等待队列；释放锁时，则会通过CAS操作调整状态变量，同时唤醒等待队列中的线程。 通过深入理解CAS和AQS的工作原理及其在Java中的具体实现，开发者可以更有效地利用Java并发工具，构建高效、可靠的多线程应用程序。Java并发系列 | Semaphore源码分析
在Java并发编程中，Semaphore（信号量）是AQS共享模式的实用工具，它能够控制多个线程对共享资源的并发访问，实现流量控制。Semaphore的核心概念是“许可证”，类似于公共汽车票，只有获取到票的线程才能进行操作。许可证数量有限，当数量耗尽时，后续线程需要等待，直到有线程释放其许可证。Semaphore构造器接受初始许可证数量，可以选择公平或非公平的获取方式。
Semaphore提供了获取和释放许可证的API，默认每次操作一个许可证。获取许可证有直接和尝试两种方式，直接获取可能阻塞，而尝试不会。acquire方法内部调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly，它会尝试公平或非公平地获取，并在获取失败时决定是否阻塞。释放许可证则直接调用AQS的releaseShared方法，通过自旋循环确保同步状态的正确更新。
Semaphore的应用广泛，本文通过实现一个简单的数据库连接池，展示了Semaphore如何控制连接的并发使用。连接池初始化时创建固定数量的连接，每次线程请求连接时需要获取许可证，释放连接时则释放许可证。测试结果验证了Semaphore有效管理连接并发并确保了流量控制。
代码示例与测试结果表明，Semaphore通过控制许可证数量，确保了资源使用的合理调度，当连接池中所有连接被占用，后续请求将被阻塞，直到有连接被释放。这清楚地展示了Semaphore在并发控制中的作用。