ReentrantLock、Semaphore、AQS

ReentrantLock实现了Lock接口。ReentrantLock是可重入锁，支持同一个线程对资源的重复加锁。

简单用法示例：

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("执行业务操作");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

ReentrantLock有3个静态内部类：Sync、NonfairSync、FairSync，其中Sync是AQS的子类，是抽象类，有一个抽象的void lock()方法。NonfairSync和FairSync都是Sync的子类，前者是非公平实现，后者是公平实现，这两个类均重写了Sync的lock()方法和AQS的tryAcquire(int acquires)方法。

ReentrantLock的lock()方法内部就是调用Sync实例的lock()方法：

假如是默认的非公平实现的话，则会调用NonfairSync的lock()方法，内部实现是先CAS设置state，由0设置成1，如果设置成功，则把当前线程设置为获取独占锁的线程，如果设置失败，则调用acquire(1)。acquire方法是AQS的方法，内部会先调用tryAcquire()方法，tryAcquire也是AQS的方法，但是AQS没有实现，需要具体实现类实现，这里由NonfairSync具体实现。如果tryAcquire方法返回true，则表示线程获取到锁，lock方法返回。如果tryAcquire方法返回false，则会调用addWaiter()方法把当前线程加到同步队列尾部，然后调用acquireQueued()方法，acquireQueued方法内部有个死循环，直到当前线程获取到锁才会跳出循环返回。NonfairSync的tryAcquire方法内部调用Sync的nonfairTryAcquire()方法，实现是先判断当前state的值是否等于0，如果等于0，表示当前锁还没被任何线程获得，则CAS设置state，由0设置成1，如果设置成功，则把当前线程设置为获取独占锁的线程，返回true，否则返回false。如果不等于0，且当前线程就是之前获取到锁的线程，则让state的值加1，返回true。如果当前线程不是之前获取到锁的线程，则返回false。

假如是公平实现的话，则会调用FairSync的lock()方法，lock()方法内部就是调用acquire(1)。还是先调用tryAcquire方法，然后再根据tryAcquire方法的返回值决定是否继续调用addWaiter()方法、acquireQueued()方法。FairSync的tryAcquire方法实现和NonfairSync的tryAcquire方法实现有一点不同，那就是如果state等于0，会先判断在同步队列中当前节点是否有前驱节点，如果有，表示有别的线程比当前线程更早地请求获取锁，为了保证公平性，直接返回false。如果没有，才会去CAS设置state，等等。

tryLock()方法，不管是非公平实现，还是公平实现，逻辑都是一样的。内部就是调用Sync的nonfairTryAcquire()方法，参数是1。先判断当前state值是否等于0，如果等于0，则CAS设置state，由0设置成1，如果设置成功，则把当前线程设为获取独占锁的线程，返回true，否则返回false。如果state值不等于0，则判断获取锁的线程是否是当前线程，如果是，则把state值加1，返回true，否则返回false。

unlock()方法，不管是非公平实现，还是公平实现，逻辑都是一样的。内部就是调用Sync实例的release()方法，参数是1。release()方法是AQS的方法，内部先调用tryRelease()方法，tryRelease()方法也是AQS的方法，但是AQS没有实现，需要具体实现类实现，这里由Sync实现。tryRelease()方法会先判断当前线程是不是获得锁的线程，如果不是的话，会抛IllegalMonitorStateException异常。如果是的话，就把state的值减1，如果state值变为0，则把获取独占锁的线程设置为null，返回true，否则返回false。

ReentrantLock是AQS的独占式实现，Semaphore是AQS的共享式实现。

Semaphore用法示例：

    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(2);

        try {
            semaphore.acquire();
            System.out.println("执行业务操作");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }

AQS

AQS，队列同步器，简称同步器，是用来构建锁，如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock，或者其他同步组件，如CountDownLatch、Semaphore的基础框架。它使用一个int类型的成员变量表示同步状态，通过内置的先进先出队列完成线程的排队工作。同步器既支持独占式获取同步状态，也支持共享式获取同步状态，因此可实现不同类型的锁和同步组件。如ReentrantLock是独占式锁，CountDownLatch是共享式锁。

同步器的设计基于模板方法模式。在锁或者同步组件中，创建一个静态内部类，继承同步器并重写它的某些方法来管理同步状态，这些方法如果要修改同步状态，需要调用同步器提供的三个final方法：getState()、setState(int newState)和compareAndSetState(int expect, int update)方法来进行操作，这3个方法能保证状态的改变是安全的。锁或者同步组件对外暴露的获取锁、释放锁的方法会调用同步器的模板方法，这些模板方法又会调用我们重写的方法。可以重写的方法有：

boolean tryAcquire(int arg)：独占式获取同步状态。

boolean tryRelease(int arg)：独占式释放同步状态。

int tryAcquireShared(int arg)：共享式获取同步状态。注意，返回值是int类型，不是boolean类型。返回值大于等于0，表示获取成功。否则，表示获取失败。

boolean tryReleaseShared(int arg)：共享式释放同步状态。

boolean isHeldExclusively()：