一、并发编程之----AQS上

对于一个程序员来说，需要解决多线程问题，这就需要好好学习下并发了。
并发编程设计比较广泛，那我们就先从线程、进程开始吧

一、线程、进程

二、并发

1、为什么会出现

2、是什么

并发是针对一个共享变量，多个线程同一时间去编辑该共享变量。

3、会出现什么问题

其中一个线程a获取到共享变量x后进行修改，而这一时刻，线程b拿到了共享变量x，也需要进行修改，这样a修改后的值不能被b里面看到

3.并发跟并列的区别

并发是多个线程抢占同一个资源
并列是多个线程，分别使用不同资源，同时运行

简单点来说，对于操作系统来说，并发是多个线程抢占同一个cpu，并列是多个线程在多核cpu下同时运行，每个线程占用一个cpu

生活中例子，我们去买东西，如果只有一个收银窗口，我们就需要排队了，这就是并发。这时候，超市看人多，又开了几个窗口，然后队伍就分为成几个队，这几个队就是并发了

为了能够保证程序的正常运行，就出现了锁

三、锁

1、锁分类

1、按照java代码来分

分为synchronzied这种java自带的关键字，juc下面的并发包，并发包里面类都是基于AQS来的。

四、AQS

1、是什么

AQS就是AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器，是JUC的核心基础组件。
它定义了一些公共方法，这些方法解决了同步时的一些细节，通过模板模式，子类通过实现里面的抽象方法，来管理同步状态

2、核心原理

AQS里面定义了一个state状态跟一个FIFO先进先出的双向队列。state表示同步状态，FIFO队列里面存放着拿到锁的线程跟正在排队等待锁的线程。
里面一个核心的数据结构是CLH（Craig, Landin, and Hagersten locks）的改良。
CLH是自旋锁的一个优化，那我们就先从自旋锁开始讲起

五、自旋锁

1、是什么

它是互斥锁的一种实现。具体思想是：一直在循环，直到当前线程成功拿到锁。
自旋锁是不断的检测锁是否被释放，不是让线程挂起或睡觉。
互斥锁是获取锁失败后，将进入到睡眠或阻塞状态

2、实现方式

 public void lock() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        // 如果锁未被占用，则设置当前线程为锁的拥有者
        while (!owner.compareAndSet(null, currentThread)) {
        }
    }

    public void unlock() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        // 只有锁的拥有者才能释放锁
        owner.compareAndSet(currentThread, null);
    }

自旋锁使用compareAndSet方法，compareAndSet方法底层是通过CAS实现的，通过比较替换，直到成功获取到锁。
具体CAS讲述，请看二、并发编程之----CAS

3、优缺点

优点：实现简单，能保证线程一定能拿到锁，同时避免了操作系统进程调度和线程之间的上下文切换。

缺点：
1）锁饥饿问题：在锁竞争激烈的情况下，可能会导致某个线程一直获取不到锁
2）性能低：在多处理器机器上，每个线程对应的处理器都对同一个变量进行读写，而每次读写操作都将要同步每个处理器缓存，导致系统性能严重下降。

适用场景：锁竞争不激烈、锁持有时间短

六、CLH

1、是什么

CLH是自旋锁的改良，进行了哪些改良呢？
1）它定义了一个队列，将线程放入到队列中，这样保证先请求的线程先获取到锁，避免了饥饿问题。
2）每个线程各自轮询自己的本地变量

2、优缺点

优点：
1）公平锁。先入队的线程会先得到锁。
2）实现简单，易于理解。
缺点：
1）没有拿到锁，还是进行了循环等待
2）锁功能单一

3、实现原理

类似一个链表队列，队尾有一个tail指针，当有新的线程进入时，先通过tail获取到队尾的节点，然后新线程加入队尾，并且tail就指向该线程。入队成功后，判断前一个节点是否已经释放锁，如果已经释放，就拿到了该锁。如果没有释放，就一直循环判断前一个节点是否释放锁

4、AQS的CLH

AQS对CLH锁进行了优化。将自旋改为阻塞线程操作，并对锁进行了改造和扩展。
1）扩展了每个节点的状态
每个节点状态分的更细了，有正常等待、超时或取消等。如果前一个队列状态为超时或取消，这个节点就可以使用前面一个节点的状态了
2）将链表队列变成双向队列
将自旋改为阻塞后，需要释放锁的节点会显示的通知下一个节点解除阻塞。