java AQS设计和实现

Java AQS是Java并发框架的一个底层实现。AQS的全称为（AbstractQueuedSynchronizer）。 
ReentrantLock,ReentrantReadWriteLock,Semaphore,CountDownLatch等java并发工具都是基于AQS实现的。

一.为什么需要AQS

首先是jvm内置锁的问题，什么是jvm内置锁？《深入java虚拟机》一书是这样定义的：java虚拟机为每一个对象和类都关联一个锁；内置锁分为对象锁和类锁，类锁本质也是一个对象锁，当虚拟机装载一个class文件的时候，会创建一个java.lang.class的对象。锁住一个类就是锁住这个对象。java synchronized关键字提供添加内置锁的功能。synchronized主要有两种用处： 
1.同步语句。同步语句是使用对象内置锁。

synchronized（this）{
xxxxxxxx
}

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2.同步方法。如果是java普通的方法时，运行时加的是调用该方法的对象的锁。如果是静态方法时，运行时加的是该方法属于的类的类对象锁。

public void synchronized add(){
}
public static void synchronized add(){
}

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用AQS框架实现的锁是java类库中的显示锁。 
内置锁和显示锁的对比： 
1. 不可中断申请 
如果是用synchronized申请一个内置锁时被其他线程持有，那么当前线程挂起，当前线程挂起后是无法中断的。当然也不可能利用中断机制进行恢复。 
2. 无法进行尝试型申请 
Lock.tryLock和Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)方法用于尝试获取锁. 如果尝试没有成功, 则返回false, 否则返回true. 而内置锁则不提供这种特性, 一旦开始申请内置锁, 在申请成功之前, 线程无法中断, 申请也无法取消. 
3. 锁的释放 
对于内置锁, 只要代码运行到同步代码块之外, 就会自动释放锁, 开发者无需担心抛出异常, 方法返回等情况发生时锁会没有被释放的问题. 然而对于显式锁, 必须调用unlock方法才能释放锁. 此时需要开发者自己处理抛出异常, 方法返回等情况. 通常会在finally代码块中进行锁的释放, 还需注意只有申请到锁之后才需要释放锁, 释放未持有的锁可能会抛出未检查异常. 
所以使用内置锁更容易一些, 而显式锁则繁琐很多. 但是显式锁释放方式的繁琐也带来一个方便的地方: 锁的申请和释放不必在同一个代码块中. 
4. 公平锁 
了解一点ReentrantLock知识的人都知道可以通过ReentrantLock(boolean fair)构造函数创建ReentranLock锁时可以为其指定公平策略, 默认情况下为不公平锁。而 
内置锁采用不公平策略。 
5. 唤醒和等待 
线程可以wait在内置锁上, 也可以通过调用内置锁的notify或notifyAll方法唤醒在其上等待的线程. 但是如果有多个线程在内置锁上wait, 我们无法精确唤醒其中某个特定的线程. 
显式锁也可以用于唤醒和等待. 调用Lock.newCondition方法可以获得Condition对象, 调用Condition.await方法将使得线程等待, 调用Condition.singal或Condition.singalAll方法可以唤醒在该Condition对象上等待的线程. 由于同一个显式锁可以派生出多个Condition对象, 因此我们可以实现精确唤醒. 
锁优化 
JDK5.0加入显式锁后, 开发者发现显式锁相比内置锁具有明显的性能优势, 再加上显式锁的诸多新特性, 很多文章和书籍都推荐使用显式锁代替内置锁. 然而JDK6.0对内置锁做了大量优化, 显式锁已经不具备明显的性能优势. 所以如果使用的是JDK6.0及之后的版本, 且没有使用到显式锁提供的新特性, 则没有必要刻意使用显式锁, 原因如下: 
1. 内置锁是JVM的内置特性, 更容易进行优化. 
2. 监控程序(如thread dump)对内置锁具有更好的支持. 
3. 大多数开发者更熟悉内置锁. 
JDK6.0对内置锁所做的优化措施可以参见”深入理解java虚拟机”13.3节.

综上显示锁提供了重试机制，公平机制，中断机制等。因此有更加灵活的利用场景。

二.AQS是基于CLH队列的变种

很多网上的文档说AQS是继续CAS自旋来实现的。其实这是一种错误的说法。AQS和CAS自旋没有半毛关系。 
先看一下AbstractQueuedSynchronizer的jdk文档上的描述： 
The wait queue is a variant of a “CLH” (Craig, Landin, and Hagersten) lock queue. CLH locks are normally used for spinlocks. We instead use them for blocking synchronizers 
翻译一下就是：AQS是基于CLH队列的变种。CLH使用的是自旋锁来实现。AQS用阻塞来代替自旋。先看一下CLH队列的实现。

CLH算法实现

这里参考http://www.cnblogs.com/yuyutianxia/p/4296220.html 
简单的描述CLH的本质是一个链表。一个一个节点链起来。链表上后面的node会在其preNode的变量上进行自旋。 
如图：当一个线程需要获取锁时，会创建一个新的QNode，将其中的locked设置为true表示需要获取锁，然后线程对tail域调用getAndSet方法，使自己成为队列的尾部，同时获取一个指向其前趋的引用myPred,然后该线程就在前趋结点的locked字段上旋转，直到前趋结点释放锁。当一个线程需要释放锁时，将当前结点的locked域设置为false，同时回收前趋结点。 
CLH算法的缺点在参考链接中也说明的非常清楚。在Non-Uniform Memory Access架构中，每个cpu有自己的缓存，而自旋操作需要去访问共享内存，这就要求每个 

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    return (param2 - param1 + 1) or None
class SomeClass:
    pass
>>> message = '''interpreter
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脚注

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