前言
又迎来了一年一度的金三银四，虽然说今年的大环境不好，但是招聘还是在火热进行中。
面试过 Java 工程师的小伙伴都知道，Java 中的 AQS 是面试高频题，面试官上来就直接了当地问，AQS 知道是什么吧，来讲讲它是怎么实现的，以及哪些地方用到了它。
那么接下来，让我们使用 ChatGPT 并结合自己的理解来讲述一下 AQS 的相关内容。
什么是 AQS
当博主提问 ChatGPT 什么是 AQS 时，ChatGPT 给出了如下回答：
大致意思就是说，AQS 全称 AbstractQueuedSynchronizer，是 Java 中并发包中用于实现锁和其他同步器的基础框架。它使用了 CAS 操作和 unsafe 类来实现同步器的状态更新以及线程的挂起和唤醒等操作，提供了一种通用的、高效且可扩展的同步机制，可以用来构建各种同步组件。
AQS 内部维护了一个 FIFO 队列，用于存储等待获取同步状态的线程。同时定义了一些模板方法，这些方法被子类实现，用于实现不同类型的同步器，例如 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore 等。
AQS 使用了一种独特的模板方法设计模式，使用内部状态（一个 volatile 修饰的 state 变量）来控制同步器的行为，子类通过实现模板方法来控制同步器的状态变化。AQS 的内部状态可以被子类用于实现独占式、共享式的同步器。
综上，想要理解 AQS，以下几个方面是必要的：
同步器：AQS 是同步器的一个抽象基类，通过继承 AQS 可以构建各种同步组件，如锁、信号量等。
状态：AQS 内部维护了一个状态变量，表示同步器的状态。同步器的具体含义由子类来定义。
队列：AQS 内部使用 FIFO 队列来存储等待获取同步状态的线程。当多个线程同时请求同步状态时，AQS 会将其中一个线程设置为独占模式，即该线程成为获取到同步状态的唯一持有者，其他线程则会被加入到等待队列中。
模板方法：AQS 采用了模板方法设计模式，在 AQS 中定义了一系列抽象方法和钩子方法，子类需要实现这些方法来定义自己的同步逻辑。
CAS 和 volatile：AQS 内部使用了 CAS 和 volatile 等原语来保证同步器的正确性和并发性能。
总之，AQS 是 Java 中并发包中实现锁和其他同步器的基础框架，使用模板方法设计模式和 CAS 操作实现了高效、可扩展性高的同步器。理解 AQS 对于理解 Java 中并发编程的原理和实现非常重要。
AQS 如何实现
那接下来问一下 ChatGPT AQS 是如何实现地：
首先，AQS 的内部维护了一个 FIFO 的双向链表，用于存储等待获取锁的线程。当一个线程调用 acquire 方法时，如果当前没有其他线程持有锁，则直接获取锁；否则，将当前线程加入等待队列，并阻塞线程，直到获取到锁的时候再唤醒。
其次，AQS 还提供了一个 ConditionObject 类，用于实现线程的等待/通知机制。每个ConditionObject对象内部都维护了一个等待队列，用于存储等待条件满足的线程。当一个线程调用 await 方法时，将当前线程加入等待队列，并阻塞线程，直到条件满足的时候再唤醒；当一个线程调用 signal 方法时，将等待队列的第一个线程唤醒，使其从等待队列中移除，并加入到同步队列中等待获取锁。在使用 ConditionObject 时，需要先获取锁，才能调用 await、signal 方法。
最后，AQS还提供了一个 getState 和 setState 方法，用于获取和设置当前同步状态。这个同步状态可以用于实现不同的同步语义，如读写锁中的读锁计数器。在实现自定义同步器时，可以使用这些方法来实现特定的同步语义。
需要注意的是，虽然 AQS 提供了强大的同步器框架，但是自定义同步器需要非常小心，以避免出现死锁、饥饿等问题。在实现自定义同步器时，需要仔细分析应用场景，理清线程之间的依赖关系，以确保同步器的正确性和高效性。
AQS 实现不可重入锁
上述光说理论可能不易于理解，因此让 ChatGPT 生成一个与 AQS 相关的代码示例：
相关代码如下：
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
public class SimpleLock {
private final Sync sync = new Sync();
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
if (getState() == 0 && compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
return false;
}
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
if (getState() == 0) {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);
return true;
}
@Override
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() == 1;
}
}
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
public void unlock() {
sync.release(1);
}}
复制代码
在上述示例代码中，我们首先定义了一个继承自 AbstractQueuedSynchronizer 的内部类 Sync，用于实现不可重入锁。
然后，我们在 tryAcquire 方法中尝试获取锁，如果当前状态为0，且能够使用 CAS 操作将状态修改为1，表示成功获取到锁，否则获取锁失败。
在 tryRelease 方法中，我们释放锁，首先检查当前状态是否为0，如果是0，表示当前没有线程持有锁，抛出非法监视器状态异常，否则，使用 CAS 操作将状态修改为0，并将持有锁的线程设置为 null。
在 isHeldExclusively 方法中，我们判断当前是否有线程持有锁，如果状态为1，表示有线程持有锁，返回 true，否则返回 false。
然后，我们定义一个 SimpleLock 类，使用 Sync 内部类实现不可重入锁。在 lock 方法中，我们调用 acquire 方法来获取锁；在 unlock 方法中，我们调用 release 方法来释放锁。
设计一个测试用例，发现正如我们所预料的那样，获取锁与释放锁的功能正常，且当对象有锁之后，不能再获取到该对象了，即不可重入：
上述示例代码只是 AQS 的一个非常简单的应用，更复杂的应用可以参考 Java 中 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore 等同步器的实现。
后记
以上就是 让 ChatGPT 来浅说 AQS 的所有内容了，希望本篇博文对大家有所帮助！
