java並發包提供的同步工具和線程池，底層是基於什么原理來設計和實現的呢？這個非常重要。
我是李福春，我在准備面試，今天的題目是：
CAS和AQS是什么？
答：CAS是一系列的操作集合，獲取當前值進行計算，如果當前值沒有改變，表示線程沒有被占用，直接更新成功，否則，進行重試或者返回成功或者失敗。 他是java並發工具包中lock-free的基礎嗎，依賴底層的cpu提供的特定指令實現。底層依賴於Unsafe的本地對象來實現。
AQS: 全稱是AbstractQueuedSynchronizier,抽象隊列同步器；他是各種同步工具鎖的基礎，比如ReentrantLock, CyclicBairier都是基於AQS來實現的。
CAS
以AtomicInteger為例子來分析一下CAS的應用。
首先看內部結構：
然后分析一下他的一個利用CAS實現的原子操作。 ```java public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) { int v; do { v = getIntVolatile(o, offset); } while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta)); return v; } ``` 這是一個自旋操作，利用Unsafe比較內存的偏移量，基於cpu指令保證修改的原子可見性。
使用CAS也是有缺點的：
1，自旋次數是假定沖突情況很少的理想情況，但是情況不理想容易過度消耗CPU;
2, ABA問題，一般使用加版本號的 AtomicStampedRefence來搞定；
在實際的工作中如何使用CAS來保證同步操作呢？
可以基於AtomicFieldLongUpdater來實現。比如下面是一個基於CAS實現的同步更新數據庫索引的例子，代碼如下：
public static class AtomicBTreePartition{
private volatile long lock;
private static final AtomicLongFieldUpdater<AtomicBTreePartition>
lockFieldUpdater
=AtomicLongFieldUpdater
.newUpdater(AtomicBTreePartition.class,"lock");
public void acquireLock(){
long t = Thread.currentThread().getId();
while (!lockFieldUpdater.compareAndSet(this, 0, 1)){
//數據庫操作
}
}
public void releaseLock(){
}
}
AQS
她的組成核心主要有3個部分。
下面以ReentrantLock的非公平鎖為例，分析一下它的加鎖和釋放鎖的實現。
加鎖操作代碼：
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
繼續跟進：
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
非公平鎖的獲取鎖操作：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();// 獲取當前AQS內部狀態量
if (c == 0) {
// 0表示無人占有，則直接用CAS修改狀態位，
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
// 不檢查排隊情況，直接爭搶
setExclusiveOwnerThread(current);
//並設置當前線程獨占鎖
return true;
}
} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//即使狀態不是0，也可能當前線程是鎖持有者，因為這是再入鎖
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
排隊競爭：
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean interrupted = false;
try {
for (;;) {// 循環
final Node p = node.predecessor();// 獲取前一個節點
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
// 如果前一個節點是頭結點，表示當前節點合適去tryAcquire
setHead(node); // acquire成功，則設置新的頭節點
p.next = null; // 將前面節點對當前節點的引用清空
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node))
// 檢查是否失敗后需要park
interrupted |= parkAndCheckInterrupt();
}
} catch (Throwable t) {
cancelAcquire(node);// 出現異常，取消
if (interrupted)
selfInterrupt();
throw t;
}
小結
本節介紹了CAS和AQS的概念，然后以AtomicInteger為例切入原子操作是怎么利用CAS來保證的。
最后，以ReentrantLock的加鎖操作，跟進了是如何利用AQS來保證內部的不同操作的。
算是初步探究了同步的實現原理。
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