java高级面试必问：aqs到底是什么

一、java高级面试必问:aqs到底是什么

1、面试官：今天我们聊聊lock锁吧？

2、面试官：我们先从简单的问题开始，比如公平锁和非公平锁的概念。

3、候选者：公平锁指的是在竞争环境下，先到临界区的线程比后到的线程一定更快获取锁。而非公平锁则意味着先到临界区的线程不一定会比后到的线程更快获取锁。

4、面试官：如果让你实现公平和非公平锁，你会如何实现它们？

5、候选者：公平锁可以通过将竞争的线程放在一个先进先出的队列上，只要持有锁的线程执行完，唤醒队列中的下一个线程获取锁。而非公平锁则简单地尝试获取锁，获取不到则将线程放入队列等待。

6、面试官：线程尝试获取锁而不自旋有什么好处？

7、候选者：自旋会耗费资源，多个线程一直在尝试获取锁而竞争失败，这种方式并不高效。

8、面试官：那synchronized锁是公平的还是非公平的？

9、候选者：synchronized锁是非公平的，它通过CAS操作尝试获取锁，获取不到则升级为轻量级锁，再失败后才将其放入队列。

10、候选者：AQS全称为AbstractQueuedSynchronizer，是一个可以实现锁的框架，它使用先进先出队列和state状态变量来管理锁。

11、面试官：以ReentrantLock为例，解释加锁和解锁的过程。

12、候选者：加锁时，线程首先尝试CAS获取锁，成功则执行同步代码，失败则调用AQS的模板方法尝试获取锁，并根据尝试结果将线程入队，直到获取到锁为止。解锁时，则将state减至0，唤醒头结点下一个合法的节点，被唤醒的节点线程尝试获取锁。

13、面试官：为什么设置前驱节点为SIGNAL状态？

14、候选者：设置SIGNAL状态表示后继节点需要被唤醒。

15、面试官：最后，你推荐一个Java开源项目吗？

16、候选者：推荐一个校招和社招都适用的开源项目，业务清晰、代码结构良好，几乎每个方法和类都有中文注释，且通过阿里开发插件检查。项目使用了主流技术栈，包括动态线程池、日志切面组件等，具有完整的文档和社区支持，适合在校生、工作一年左右或做内网CRUD后台的同学学习。

17、面试官：感谢你的分享。回到前驱节点设置为SIGNAL状态的问题，它的主要作用是什么？

18、候选者：设置为SIGNAL状态主要是为了判断节点状态并执行相应的操作。

19、面试官：了解了，感谢你的回答。

20、候选者：回到SIGNAL状态的问题，其实是为了判断节点状态并执行唤醒操作。在ReentrantLock中，节点状态小于0表示需要被唤醒。

二、aqs是什么

1、AQS是Adaptive Queue System，即自适应队列系统。

2、AQS是一种设计用来管理并发访问的软件架构技术。在Java中，AQS常被用于实现线程安全的数据结构，如锁、信号量等。其核心思想是通过一种先进的状态管理机制，实现对资源的访问控制和线程间的协调。其主要特点包括以下几点：

3、AQS是一个用于处理并发问题的框架或工具库。在高并发环境下，多个线程可能同时访问同一资源，导致数据不一致或其他问题。AQS提供了一种机制来管理这些并发访问，确保资源的正确访问和系统的稳定性。在AQS系统中，使用队列数据结构来处理线程等待和资源可用的状态。当有线程尝试获取锁或其他资源时，如果该资源当前不可用，线程会被加入到等待队列中。一旦资源可用，等待队列中的线程会被唤醒并尝试获取资源。这种机制允许系统动态地管理并发访问，提高系统的性能和响应能力。

4、此外，AQS系统具有很强的适应性。传统的锁机制在面临高并发压力时可能会出现性能瓶颈。AQS能够根据系统的实际情况调整队列的管理策略，以最优的方式处理并发访问。这使得AQS在各种场景下都能表现出良好的性能。

5、总的来说，AQS是一个重要的并发控制工具，它通过自适应队列系统来管理并发访问和资源竞争，确保系统的稳定性和性能。在Java等编程语言中，AQS被广泛应用于实现线程安全的数据结构和并发控制机制。

三、什么是CAS、什么是AQS

1、在探讨多线程编程时，CAS（Compare And Swap）和 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是核心概念，它们在构建同步机制和实现锁方面扮演重要角色。下面我们将深入理解CAS和AQS的原理、应用场景及其在Java中的实现。

2、CAS是一种乐观锁策略，基于原子操作的乐观锁机制。它假设多个线程同时操作同一数据时，只有一个线程能成功修改数据。当多个线程尝试更新同一变量时，只有一个线程能成功地完成CAS操作，其余线程将失败并重新尝试。这种非阻塞算法提高了性能，因为它避免了锁带来的线程阻塞。

3、在Java的java.util.concurrent.atomic包中，提供了原子类以实现原子操作，如原子整数类AtomicInteger等。这些类在多线程环境下的操作具有排他性，允许线程在不被中断的情况下执行操作，从而提高了程序的并发性能。

4、CAS操作可能会引发ABA问题，即在数据变化前后的两次CAS操作中，数据值相同，从而无法判断数据是否被修改过。为解决此问题，乐观锁通常使用版本号机制，每次修改数据时记录版本号，并在修改后递增。若后续修改请求与当前版本号一致，则允许进行修改，否则视为无效修改。

5、使用版本号机制可以确保ABA问题的解决，避免了数据在两个时间点上的“自循环”修改，从而保证了数据的一致性和完整性。

6、AQS是Java并发库中的抽象基类，用于构建锁和其他同步组件的基础框架。它提供了一套同步状态的获取和释放方法，通过继承或组合方式实现具体的同步逻辑。AQS维护一个volatile int state变量和一个FIFO（双向队列）等待队列，用于管理同步状态和等待线程。

7、AQS提供了多种同步状态的访问方式，如公平锁和非公平锁，以及条件变量等。ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等Java并发工具类都基于AQS实现，提供了丰富的同步控制功能。

8、在获取和释放同步状态的过程中，AQS通过内部实现的队列和状态变量，保证了多线程环境下的线程安全性和高效的同步操作。例如，获取锁时，AQS会尝试通过CAS操作修改状态变量，并在失败时将线程加入等待队列；释放锁时，则会通过CAS操作调整状态变量，同时唤醒等待队列中的线程。

9、通过深入理解CAS和AQS的工作原理及其在Java中的具体实现，开发者可以更有效地利用Java并发工具，构建高效、可靠的多线程应用程序。