java模板模式与AQS实现

本博客先简单看下模板模式，然后解析下java中的AQS是如何使用模板模式的，最后使用AQS自定义一种锁。
模板模式
顾名思义，本模式旨在"套模板"，跟写PPT时套模板道理一样，PPT模板事先给好布局、图片、配色等，用户添加自己的内容即可。模板模式则是父类事先准备好一些函数框架，子类（用户类）继承父类并实现自己的功能即可。UML图如下：
父类为虚类，其中方法伪代码如下：
【java模板模式与AQS实现】private void execute(){other logic.....methodOne();other logic.....other logic.....methodTwo();other logic.....methodThree();other logic.....}
即方法内容是固定的，子类不可复写，但是等方法是的，子类可以复写，这就达到一种目的：父类核心流程不能改，但是具体实现可以由子类实现。
AQS
全称：（队列同步器），以下基于jdk12分析，某些方法已不同于java7、8
它是一种机制，用数字表示资源个数，用一个队列存储想获取资源的线程信息，并通过各种三种方式使线程竞争资源。
这三种方式是
独占资源：一次仅能有一个线程访问资源共享资源：一次能有多个线程访问资源超时独占资源：与独占资源一样，只不过支持超时放弃
首先来看资源控制：
/*** The synchronization state.*/private volatile int state;
注释中说state为同步状态，AQS子类通过set和get这个变量控制同步状态，可以视为资源个数，下图可以看到方法被AQS子类调用。为修饰，保证了内存可见性。
存储线程信息的队列，这里称作同步队列吧，是一个双向链表，节点信息如下：
关键信息图中已标注，节点类型分为共享型和排他（独占）型，节点状态有、等，当然还有当前线程本身。
下面分三种情况分析线程竞争情况：
情况一：独占资源
AQS中的模板方法为：
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}
此方法定义了一种流程，子类不可复写，子类需要做的是复写方法，即获取资源（设置state变量）的方式，如下可以看到这个方法默认抛出异常，即子类要想实现独占锁，这个方法必须复写。后文简单介绍可重入锁的实现，即基于此方法。
protected boolean tryAcquire(int arg) {throw new UnsupportedOperationException();}
从方法看到，如果失败了，即没有当前线程没有获取到资源，会先调用方法，即向同步队列中添加一个包含当前线程的节点：
private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(mode);for (;;) {Node oldTail = tail;//1if (oldTail != null) {//2node.setPrevRelaxed(oldTail);//3if (compareAndSetTail(oldTail, node)) {oldTail.next = node;return node;}} else {initializeSyncQueue();}}}
可以看到是一个自旋添加的过程，tail为成员变量，即同步队列中的末尾，为修饰，只有通过CAS机制判断当前tail符合预期值时才会将新建的node添加到末尾。这里的CAS是不断获取队列末尾，看这个末尾是否与经过123操作后的末尾是否一致，因为用的修饰，内存可见性得到保证，便防止了其他线程对tail的修改，CAS本质上是一种忙则等待的调度策略。CAS一般称为，最终调用的相关方法，其实jdk12已经不这么叫了，这是jdk8及以前的叫法，jdk12称为,最终调用的相关方法，但是道理是一样的，都是拿内存中最新值与预期值对比，如果一致则赋予变量另一个新值。