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剖析 AQS 源码（一）：独占锁的获取与释放

后端

导语：

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）作为 Java 并发编程中的中流砥柱，其源码中蕴含着丰富的并发设计思想。本文将逐行分析 AQS 源码，从独占锁的获取与释放入手，带领读者深入探究 AQS 的工作原理。

1. 引言：

AQS 采用乐观锁机制，辅以自旋重试，实现了轻量级且高效的并发控制。其核心思想是维护一个共享变量（state），表示锁的状态。当线程尝试获取锁时，会通过 CAS 操作尝试修改 state 的值，若成功则获取锁，否则自旋重试。

2. 独占锁的获取：

在 AQS 中，独占锁的获取通过 acquire 方法实现。acquire 方法的核心步骤如下：

// Attempt to acquire the lock without blocking or acquiring interrrupt status
if (compareAndSetState(expect, acquireQueued)) {
    // Acquisition is successful
    return true;
}

首先，acquire 尝试通过 CAS 操作将 state 从 expect 值修改为 acquireQueued 值。如果 CAS 成功，则表明当前线程已获取锁，返回 true。

3. 自旋重试：

如果 CAS 操作失败，则表明锁已被其他线程持有。此时，线程不会阻塞，而是自旋重试。自旋重试的代码如下：

// The acquired status value
final int acquired = getState(); // Returns acquireQueued
// Loop while acquiring or waiting to acquire
if (!tryAcquire(acquired) && acquireQueued == acquired)
    selfInterrupt();

自旋重试的原理是，不断检查 state 的值，如果 state 的值发生了变化（表明锁已释放），则尝试再次获取锁。如果自旋重试一段时间后，锁仍未获取，则线程会被中断。

4. 释放锁：

独占锁的释放通过 release 方法实现。release 方法的核心步骤如下：

// Release the lock, setting state to unlocked if necessary
if (tryRelease(state)) {
    return true;
}

release 方法首先尝试通过 tryRelease 方法释放锁。如果 tryRelease 成功，则表明锁已成功释放，返回 true。

5. 总结：

通过分析 AQS 源码中的独占锁获取与释放过程，我们可以深入理解 AQS 的工作原理。AQS 巧妙地运用 CAS 操作和自旋重试机制，实现了一种高效且轻量级的并发控制方案。

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