AbstractQueuedSynchronizer（简称 AQS）是 Java 并发包（java.util.concurrent.locks）中最核心的同步框架之一，如 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、FutureTask 等都基于它实现。

在 AQS 的实现中，它使用了一个双向链表（双向等待队列）来管理获取同步状态失败的线程。

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一、AQS 为什么采用双向链表？

AQS 使用的队列实际上是一个 CLH（Craig, Landin, and Hagersten）变种队列，是一个FIFO 的双向链表结构，用于线程的排队与唤醒控制。

核心理由：支持线程阻塞排队 + 高效唤醒 + 状态传播。

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二、为什么不用单向链表？

AQS 选择双向链表的关键原因如下：

原因	说明
✅ 快速找到前驱节点	用于判断当前线程是否是队列头的下一个（是否可唤醒）
✅ 节点取消后可快速清理链表	若某线程超时或中断退出，可快速通过 prev 指针修复队列
✅ 高效传播唤醒信号	需要向前/向后传播唤醒状态
✅ 灵活支持公平锁/非公平锁	前驱可控，有利于判断是否排队、可重入
❌ 单向链表无法向前遍历	难以实现超时/中断后清理节点和队列修复
❌ 单向链表无法清晰表达“阻塞关系”	AQS 需要维护谁阻塞谁、谁唤醒谁的明确关系

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三、AQS 中双向链表结构简述

AQS 的双向链表维护的不是线程，而是Node 节点：

static final class Node {
    volatile Node prev;    // 前驱
    volatile Node next;    // 后继
    volatile Thread thread;
    volatile int waitStatus; // 状态值（SIGNAL, CANCELLED 等）
}

链表结构示意：

head <-> node1 <-> node2 <-> node3 ... <-> tail

特点：

• 每个线程获取锁失败后，会被封装成一个 Node 放入链表末尾
• 前驱节点决定当前节点是否可以继续尝试获取锁
• 如果当前节点被取消了（如中断、超时），可通过 prev/next 快速修复结构

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四、真实场景下的操作演示

1. 入队

tail.next = newNode;
newNode.prev = tail;
tail = newNode;

2. 出队唤醒

if (head.next.waitStatus == Node.SIGNAL) {
    LockSupport.unpark(head.next.thread); // 唤醒下一个节点线程
}

3. 节点取消或异常处理（清除队列）

// 前驱节点的 next 被清理
node.prev.next = node.next;
// 后继节点的 prev 被修复
node.next.prev = node.prev;

只有双向链表才能高效完成这些修复工作。

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五、为什么不使用其他结构（比如数组、队列类等）？

数据结构	不适合 AQS 的原因
数组	空间固定、不适合频繁插入删除
单向链表	无法向前回溯修复、取消节点复杂
队列类（如 ConcurrentLinkedQueue）	无法定制唤醒逻辑、不支持前驱可控策略
栈结构	不是 FIFO，不符合公平性原则

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六、相关源码入口

• AQS 类定义：
  AbstractQueuedSynchronizer.java
• 关键方法：
• acquire() / release()
• addWaiter(Node mode)
• enq(Node node)
• unparkSuccessor(Node node)

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七、参考资料

• 📘《Java 并发编程实战》：AQS 架构章节
• 🔗 AQS 源码解析（JDK 官方源码）
• 🔗 CLH Queue Wiki
• 📘 《深入理解 Java 虚拟机》并发章节

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八、总结口诀

同步阻塞靠排队，线程失败挂链尾；双向结构修节点，唤醒传递最灵活。

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