在并发多线程的情况下，为了保证数据安全性，一般我们会对数据进行加锁，通常使用Synchronized或者ReentrantLock同步锁。Synchronized是基于JVM实现，而ReentrantLock是基于Java代码层面实现的，底层是继承的AQS。

AQS全称AbstractQueuedSynchronizer，即抽象队列同步器，是一种用来构建锁和同步器的框架。它维护了一个共享资源state（volatile修饰） + 一个双向链表结构的同步队列 + 一个单链表结构的条件队列，底层利用了CAS机制来保证操作的原子性。

AQS通过控制state变量（volatile的int类型）的值来判断锁的状态，对于不可重入锁state不是0则阻塞；对于可重入锁如果state=0则执行抢占，非0则判断当前线程是否是占有锁的线程，是就把state加1，比如重入5次，那么state加1执行5次，可重入锁在释放锁的时候，同样需要释放5次直到state=0其他线程才有资格获得锁。

我们常见的并发锁ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier都是基于AQS实现的。

仔细研究AQS底层的加锁原理，其实跟Synchronized的加锁原理有惊人的相似。

Synchronized的加锁流程

这里直接讨论重量级锁，忽略锁升级的过程（对锁升级过程感兴趣可移步Java对synchronized锁的实现与优化），重量级锁底层使用操作系统的互斥锁来实现。

考虑Synchronized的加锁流程，Synchronized的对象锁要能满足以下几个场景：

1. 多个线程执行到Synchronized代码块，只有一个线程获取锁，然后执行同步代码块（需要记录哪个线程获取了对象锁）。
2. 其他线程被阻塞（被阻塞的线程，是不是可以设计一个阻塞队列）
3. 持有锁的线程调用wait方法释放锁，等待被唤醒（等待的线程，是不是可以设计一个等待队列）
4. 被阻塞的线程开始竞争锁
5. 调用notify方法，唤醒等待的线程，被唤醒的线程进入阻塞队列，一块竞争锁

上面描述了Synchronized的加锁流程，Synchronized的对象锁存储结构如下图所示。

对象锁的基本工作机制：

1. 当多个线程同时访问一段同步代码时，首先会进入 _EntryList队列中阻塞
2. 当某个线程获取到对象的对象锁后进入临界区域，并把对象锁中的_owner变量设置为当前线程，即获得对象锁
3. 若持有对象锁的线程调用wait() 方法，将释放当前持有的对象锁，_owner变量恢复为null，同时该线程进入_WaitSet 集合中等待被唤醒
4. 在WaitSet集合中的线程被唤醒，会被再次放到EntryList队列中，重新竞争获取锁
5. 若当前线程执行完毕也将释放对象锁并复位变量的值，以便其他线程进入获取

可以发现，Synchronized对象锁存储结构完美符合最初设想时它需要满足的场景。

AQS的加锁流程

照例，先分析使用AQS的加锁需求：

1. 多个线程执行到acquire方法的时候，只有一个线程获取锁然后执行同步代码块（需要记录哪个线程获取了对象锁）
2. 其他线程被阻塞（被阻塞的线程，是不是可以设计一个阻塞队列）
3. 持有锁的线程调用await方法，释放锁，等待被唤醒（等待的线程，是不是可以用设计个等待队列）
4. 被阻塞的线程开始竞争锁
5. 调用signal方法，唤醒等待的线程，被唤醒的线程进入阻塞队列，一块竞争锁

AQS的加锁需求跟Synchronized是一样的。AQS实际的加锁机制是怎么设计的呢？如下图所示。

参考上图，可以发现AQS的加锁流程并不复杂，只要理解了同步队列和条件队列，以及它们之间的数据流转，就算彻底理解了AQS。

1. 当多个线程竞争AQS锁时，如果有个线程获取到锁，就把ower线程设置为自己
2. 没有竞争到锁的线程，在同步队列中阻塞（同步队列采用双向链表，CAS尾插）
3. 持有锁的线程调用await方法，释放锁，追加到条件队列的末尾（条件队列采用单链表，尾插）
4. 持有锁的线程调用signal方法，唤醒条件队列的头节点，并转移到同步队列的末尾
5. 同步队列的头节点优先获取到锁

可以看到AQS和Synchronized的加锁流程几乎是一模一样的，AQS中同步队列就是Synchronized中EntryList，AQS中条件队列就是Synchronized中的waitSet，两个队列之间的数据转移流程也是一样的，阻塞状态的线程被放到同步队列中，等待状态的线程被放到条件队列中，从条件队列唤醒的线程又被转移到同步队列末尾，一块竞争锁。