一、概述
談到并發，不得不談ReentrantLock；而談到ReentrantLock，不得不談AbstractQueuedSynchronized（AQS）！
類如其名，抽象的隊列式的同步器，AQS定義了一套多線程通路共享資源的同步器架構，許多同步類實作都依賴于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch...。
以下是本文的目錄大綱：
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- 概述
- 架構
- 源碼詳解
- 簡單應用
若有不正之處，請諒解和批評指正，不勝感激。
請尊重作者勞動成果，轉載請标明原文連結：http://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html
二、架構
它維護了一個volatile int state（代表共享資源）和一個FIFO線程等待隊列（多線程争用資源被阻塞時會進入此隊列）。這裡volatile是核心關鍵詞，具體volatile的語義，在此不述。state的通路方式有三種:
- getState()
- setState()
- compareAndSetState()
AQS定義兩種資源共享方式：Exclusive（獨占，隻有一個線程能執行，如ReentrantLock）和Share（共享，多個線程可同時執行，如Semaphore/CountDownLatch）。
不同的自定義同步器争用共享資源的方式也不同。自定義同步器在實作時隻需要實作共享資源state的擷取與釋放方式即可，至于具體線程等待隊列的維護（如擷取資源失敗入隊/喚醒出隊等），AQS已經在頂層實作好了。自定義同步器實作時主要實作以下幾種方法：
- isHeldExclusively()：該線程是否正在獨占資源。隻有用到condition才需要去實作它。
- tryAcquire(int)：獨占方式。嘗試擷取資源，成功則傳回true，失敗則傳回false。
- tryRelease(int)：獨占方式。嘗試釋放資源，成功則傳回true，失敗則傳回false。
- tryAcquireShared(int)：共享方式。嘗試擷取資源。負數表示失敗；0表示成功，但沒有剩餘可用資源；正數表示成功，且有剩餘資源。
- tryReleaseShared(int)：共享方式。嘗試釋放資源，成功則傳回true，失敗則傳回false。
以ReentrantLock為例，state初始化為0，表示未鎖定狀态。A線程lock()時，會調用tryAcquire()獨占該鎖并将state+1。此後，其他線程再tryAcquire()時就會失敗，直到A線程unlock()到state=0（即釋放鎖）為止，其它線程才有機會擷取該鎖。當然，釋放鎖之前，A線程自己是可以重複擷取此鎖的（state會累加），這就是可重入的概念。但要注意，擷取多少次就要釋放多麼次，這樣才能保證state是能回到零态的。
再以CountDownLatch以例，任務分為N個子線程去執行，state也初始化為N（注意N要與線程個數一緻）。這N個子線程是并行執行的，每個子線程執行完後countDown()一次，state會CAS減1。等到所有子線程都執行完後(即state=0)，會unpark()主調用線程，然後主調用線程就會從await()函數傳回，繼續後餘動作。
一般來說，自定義同步器要麼是獨占方法，要麼是共享方式，他們也隻需實作tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一種即可。但AQS也支援自定義同步器同時實作獨占和共享兩種方式，如ReentrantReadWriteLock。
三、源碼詳解
本節開始講解AQS的源碼實作。依照acquire-release、acquireShared-releaseShared的次序來。
3.1 acquire(int)
此方法是獨占模式下線程擷取共享資源的頂層入口。如果擷取到資源，線程直接傳回，否則進入等待隊列，直到擷取到資源為止，且整個過程忽略中斷的影響。這也正是lock()的語義，當然不僅僅隻限于lock()。擷取到資源後，線程就可以去執行其臨界區代碼了。下面是acquire()的源碼：
1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 } 函數流程如下：
-
- tryAcquire()嘗試直接去擷取資源，如果成功則直接傳回；
- addWaiter()将該線程加入等待隊列的尾部，并标記為獨占模式；
- acquireQueued()使線程在等待隊列中擷取資源，一直擷取到資源後才傳回。如果在整個等待過程中被中斷過，則傳回true，否則傳回false。
- 如果線程在等待過程中被中斷過，它是不響應的。隻是擷取資源後才再進行自我中斷selfInterrupt()，将中斷補上。
這時單憑這4個抽象的函數來看流程還有點朦胧，不要緊，看完接下來的分析後，你就會明白了。就像《大話西遊》裡唐僧說的：等你明白了舍生取義的道理，你自然會回來和我唱這首歌的。
3.1.1 tryAcquire(int)
此方法嘗試去擷取獨占資源。如果擷取成功，則直接傳回true，否則直接傳回false。這也正是tryLock()的語義，還是那句話，當然不僅僅隻限于tryLock()。如下是tryAcquire()的源碼：
1 protected boolean tryAcquire(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 } 什麼？直接throw異常？說好的功能呢？好吧，還記得概述裡講的AQS隻是一個架構，具體資源的擷取/釋放方式交由自定義同步器去實作嗎？就是這裡了！！！AQS這裡隻定義了一個接口，具體資源的擷取交由自定義同步器去實作了（通過state的get/set/CAS）！！！至于能不能重入，能不能加塞，那就看具體的自定義同步器怎麼去設計了！！！當然，自定義同步器在進行資源通路時要考慮線程安全的影響。
這裡之是以沒有定義成abstract，是因為獨占模式下隻用實作tryAcquire-tryRelease，而共享模式下隻用實作tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定義成abstract，那麼每個模式也要去實作另一模式下的接口。說到底，Doug Lea還是站在咱們開發者的角度，盡量減少不必要的工作量。
3.1.2 addWaiter(Node)
此方法用于将目前線程加入到等待隊列的隊尾，并傳回目前線程所在的結點。還是上源碼吧：
1 private Node addWaiter(Node mode) {
2 //以給定模式構造結點。mode有兩種：EXCLUSIVE（獨占）和SHARED（共享）
3 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
4
5 //嘗試快速方式直接放到隊尾。
6 Node pred = tail;
7 if (pred != null) {
8 node.prev = pred;
9 if (compareAndSetTail(pred, node)) {
10 pred.next = node;
11 return node;
12 }
13 }
14
15 //上一步失敗則通過enq入隊。
16 enq(node);
17 return node;
18 } 不用再說了，直接看注釋吧。
3.1.2.1 enq(Node)
此方法用于将node加入隊尾。源碼如下：
1 private Node enq(final Node node) {
2 //CAS"自旋"，直到成功加入隊尾
3 for (;;) {
4 Node t = tail;
5 if (t == null) { // 隊列為空，建立一個空的标志結點作為head結點，并将tail也指向它。
6 if (compareAndSetHead(new Node()))
7 tail = head;
8 } else {//正常流程，放入隊尾
9 node.prev = t;
10 if (compareAndSetTail(t, node)) {
11 t.next = node;
12 return t;
13 }
14 }
15 }
16 } 如果你看過AtomicInteger.getAndIncrement()函數源碼，那麼相信你一眼便看出這段代碼的精華。CAS自旋volatile變量，是一種很經典的用法。還不太了解的，自己去百度一下吧。
3.1.3 acquireQueued(Node, int)
OK，通過tryAcquire()和addWaiter()，該線程擷取資源失敗，已經被放入等待隊列尾部了。聰明的你立刻應該能想到該線程下一部該幹什麼了吧：進入等待狀态休息，直到其他線程徹底釋放資源後喚醒自己，自己再拿到資源，然後就可以去幹自己想幹的事了。沒錯，就是這樣！是不是跟醫院排隊拿号有點相似~~acquireQueued()就是幹這件事：在等待隊列中排隊拿号（中間沒其它事幹可以休息），直到拿到号後再傳回。這個函數非常關鍵，還是上源碼吧：
1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
2 boolean failed = true;//标記是否成功拿到資源
3 try {
4 boolean interrupted = false;//标記等待過程中是否被中斷過
5
6 //又是一個“自旋”！
7 for (;;) {
8 final Node p = node.predecessor();//拿到前驅
9 //如果前驅是head，即該結點已成老二，那麼便有資格去嘗試擷取資源（可能是老大釋放完資源喚醒自己的，當然也可能被interrupt了）。
10 if (p == head && tryAcquire(arg)) {
11 setHead(node);//拿到資源後，将head指向該結點。是以head所指的标杆結點，就是目前擷取到資源的那個結點或null。
12 p.next = null; // setHead中node.prev已置為null，此處再将head.next置為null，就是為了友善GC回收以前的head結點。也就意味着之前拿完資源的結點出隊了！
13 failed = false;
14 return interrupted;//傳回等待過程中是否被中斷過
15 }
16
17 //如果自己可以休息了，就進入waiting狀态，直到被unpark()
18 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
19 parkAndCheckInterrupt())
20 interrupted = true;//如果等待過程中被中斷過，哪怕隻有那麼一次，就将interrupted标記為true
21 }
22 } finally {
23 if (failed)
24 cancelAcquire(node);
25 }
26 } 到這裡了，我們先不急着總結acquireQueued()的函數流程，先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具體幹些什麼。
3.1.3.1 shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)
此方法主要用于檢查狀态，看看自己是否真的可以去休息了（進入waiting狀态，如果線程狀态轉換不熟，可以參考本人上一篇寫的Thread詳解），萬一隊列前邊的線程都放棄了隻是瞎站着，那也說不定，對吧！
1 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
2 int ws = pred.waitStatus;//拿到前驅的狀态
3 if (ws == Node.SIGNAL)
4 //如果已經告訴前驅拿完号後通知自己一下，那就可以安心休息了
5 return true;
6 if (ws > 0) {
7 /*
8 * 如果前驅放棄了，那就一直往前找，直到找到最近一個正常等待的狀态，并排在它的後邊。
9 * 注意：那些放棄的結點，由于被自己“加塞”到它們前邊，它們相當于形成一個無引用鍊，稍後就會被保安大叔趕走了(GC回收)！
10 */
11 do {
12 node.prev = pred = pred.prev;
13 } while (pred.waitStatus > 0);
14 pred.next = node;
15 } else {
16 //如果前驅正常，那就把前驅的狀态設定成SIGNAL，告訴它拿完号後通知自己一下。有可能失敗，人家說不定剛剛釋放完呢！
17 compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
18 }
19 return false;
20 } 整個流程中，如果前驅結點的狀态不是SIGNAL，那麼自己就不能安心去休息，需要去找個安心的休息點，同時可以再嘗試下看有沒有機會輪到自己拿号。
3.1.3.2 parkAndCheckInterrupt()
如果線程找好安全休息點後，那就可以安心去休息了。此方法就是讓線程去休息，真正進入等待狀态。
1 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
2 LockSupport.park(this);//調用park()使線程進入waiting狀态
3 return Thread.interrupted();//如果被喚醒，檢視自己是不是被中斷的。
4 } park()會讓目前線程進入waiting狀态。在此狀态下，有兩種途徑可以喚醒該線程：1）被unpark()；2）被interrupt()。（再說一句，如果線程狀态轉換不熟，可以參考本人寫的Thread詳解）。需要注意的是，Thread.interrupted()會清除目前線程的中斷标記位。
3.1.3.3 小結
OK，看了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()，現在讓我們再回到acquireQueued()，總結下該函數的具體流程：
- 結點進入隊尾後，檢查狀态，找到安全休息點；
- 調用park()進入waiting狀态，等待unpark()或interrupt()喚醒自己；
- 被喚醒後，看自己是不是有資格能拿到号。如果拿到，head指向目前結點，并傳回從入隊到拿到号的整個過程中是否被中斷過；如果沒拿到，繼續流程1。
3.1.4 小結
OKOK，acquireQueued()分析完之後，我們接下來再回到acquire()！再貼上它的源碼吧：
1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 } 再來總結下它的流程吧：
- 調用自定義同步器的tryAcquire()嘗試直接去擷取資源，如果成功則直接傳回；
- 沒成功，則addWaiter()将該線程加入等待隊列的尾部，并标記為獨占模式；
- acquireQueued()使線程在等待隊列中休息，有機會時（輪到自己，會被unpark()）會去嘗試擷取資源。擷取到資源後才傳回。如果在整個等待過程中被中斷過，則傳回true，否則傳回false。
由于此函數是重中之重，我再用流程圖總結一下：
至此，acquire()的流程終于算是告一段落了。這也就是ReentrantLock.lock()的流程，不信你去看其lock()源碼吧，整個函數就是一條acquire(1)！！！
3.2 release(int)
上一小節已經把acquire()說完了，這一小節就來講講它的反操作release()吧。此方法是獨占模式下線程釋放共享資源的頂層入口。它會釋放指定量的資源，如果徹底釋放了（即state=0）,它會喚醒等待隊列裡的其他線程來擷取資源。這也正是unlock()的語義，當然不僅僅隻限于unlock()。下面是release()的源碼：
1 public final boolean release(int arg) {
2 if (tryRelease(arg)) {
3 Node h = head;//找到頭結點
4 if (h != null && h.waitStatus != 0)
5 unparkSuccessor(h);//喚醒等待隊列裡的下一個線程
6 return true;
7 }
8 return false;
9 } 邏輯并不複雜。它調用tryRelease()來釋放資源。有一點需要注意的是，它是根據tryRelease()的傳回值來判斷該線程是否已經完成釋放掉資源了！是以自定義同步器在設計tryRelease()的時候要明确這一點！！
3.2.1 tryRelease(int)
此方法嘗試去釋放指定量的資源。下面是tryRelease()的源碼：
1 protected boolean tryRelease(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 } 跟tryAcquire()一樣，這個方法是需要獨占模式的自定義同步器去實作的。正常來說，tryRelease()都會成功的，因為這是獨占模式，該線程來釋放資源，那麼它肯定已經拿到獨占資源了，直接減掉相應量的資源即可(state-=arg)，也不需要考慮線程安全的問題。但要注意它的傳回值，上面已經提到了，release()是根據tryRelease()的傳回值來判斷該線程是否已經完成釋放掉資源了！是以自義定同步器在實作時，如果已經徹底釋放資源(state=0)，要傳回true，否則傳回false。
3.2.2 unparkSuccessor(Node)
此方法用于喚醒等待隊列中下一個線程。下面是源碼：
1 private void unparkSuccessor(Node node) {
2 //這裡，node一般為目前線程所在的結點。
3 int ws = node.waitStatus;
4 if (ws < 0)//置零目前線程所在的結點狀态，允許失敗。
5 compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
6
7 Node s = node.next;//找到下一個需要喚醒的結點s
8 if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果為空或已取消
9 s = null;
10 for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
11 if (t.waitStatus <= 0)//從這裡可以看出，<=0的結點，都是還有效的結點。
12 s = t;
13 }
14 if (s != null)
15 LockSupport.unpark(s.thread);//喚醒
16 } 這個函數并不複雜。一句話概括：用unpark()喚醒等待隊列中最前邊的那個未放棄線程，這裡我們也用s來表示吧。此時，再和acquireQueued()聯系起來，s被喚醒後，進入if (p == head && tryAcquire(arg))的判斷（即使p!=head也沒關系，它會再進入shouldParkAfterFailedAcquire()尋找一個安全點。這裡既然s已經是等待隊列中最前邊的那個未放棄線程了，那麼通過shouldParkAfterFailedAcquire()的調整，s也必然會跑到head的next結點，下一次自旋p==head就成立啦），然後s把自己設定成head标杆結點，表示自己已經擷取到資源了，acquire()也傳回了！！And then, DO what you WANT!
3.2.3 小結
release()是獨占模式下線程釋放共享資源的頂層入口。它會釋放指定量的資源，如果徹底釋放了（即state=0）,它會喚醒等待隊列裡的其他線程來擷取資源。
3.3 acquireShared(int)
此方法是共享模式下線程擷取共享資源的頂層入口。它會擷取指定量的資源，擷取成功則直接傳回，擷取失敗則進入等待隊列，直到擷取到資源為止，整個過程忽略中斷。下面是acquireShared()的源碼：
1 public final void acquireShared(int arg) {
2 if (tryAcquireShared(arg) < 0)
3 doAcquireShared(arg);
4 } 這裡tryAcquireShared()依然需要自定義同步器去實作。但是AQS已經把其傳回值的語義定義好了：負值代表擷取失敗；0代表擷取成功，但沒有剩餘資源；正數表示擷取成功，還有剩餘資源，其他線程還可以去擷取。是以這裡acquireShared()的流程就是：
-
- tryAcquireShared()嘗試擷取資源，成功則直接傳回；
- 失敗則通過doAcquireShared()進入等待隊列，直到擷取到資源為止才傳回。
3.3.1 doAcquireShared(int)
此方法用于将目前線程加入等待隊列尾部休息，直到其他線程釋放資源喚醒自己，自己成功拿到相應量的資源後才傳回。下面是doAcquireShared()的源碼：
1 private void doAcquireShared(int arg) {
2 final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入隊列尾部
3 boolean failed = true;//是否成功标志
4 try {
5 boolean interrupted = false;//等待過程中是否被中斷過的标志
6 for (;;) {
7 final Node p = node.predecessor();//前驅
8 if (p == head) {//如果到head的下一個，因為head是拿到資源的線程，此時node被喚醒，很可能是head用完資源來喚醒自己的
9 int r = tryAcquireShared(arg);//嘗試擷取資源
10 if (r >= 0) {//成功
11 setHeadAndPropagate(node, r);//将head指向自己，還有剩餘資源可以再喚醒之後的線程
12 p.next = null; // help GC
13 if (interrupted)//如果等待過程中被打斷過，此時将中斷補上。
14 selfInterrupt();
15 failed = false;
16 return;
17 }
18 }
19
20 //判斷狀态，尋找安全點，進入waiting狀态，等着被unpark()或interrupt()
21 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
22 parkAndCheckInterrupt())
23 interrupted = true;
24 }
25 } finally {
26 if (failed)
27 cancelAcquire(node);
28 }
29 } 有木有覺得跟acquireQueued()很相似？對，其實流程并沒有太大差別。隻不過這裡将補中斷的selfInterrupt()放到doAcquireShared()裡了，而獨占模式是放到acquireQueued()之外，其實都一樣，不知道Doug Lea是怎麼想的。
跟獨占模式比，還有一點需要注意的是，這裡隻有線程是head.next時（“老二”），才會去嘗試擷取資源，有剩餘的話還會喚醒之後的隊友。那麼問題就來了，假如老大用完後釋放了5個資源，而老二需要6個，老三需要1個，老四需要2個。因為老大先喚醒老二，老二一看資源不夠自己用繼續park()，也更不會去喚醒老三和老四了。獨占模式，同一時刻隻有一個線程去執行，這樣做未嘗不可；但共享模式下，多個線程是可以同時執行的，現在因為老二的資源需求量大，而把後面量小的老三和老四也都卡住了。
3.3.1.1 setHeadAndPropagate(Node, int)
1 private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
2 Node h = head;
3 setHead(node);//head指向自己
4 //如果還有剩餘量，繼續喚醒下一個鄰居線程
5 if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
6 Node s = node.next;
7 if (s == null || s.isShared())
8 doReleaseShared();
9 }
10 } 此方法在setHead()的基礎上多了一步，就是自己蘇醒的同時，如果條件符合（比如還有剩餘資源），還會去喚醒後繼結點，畢竟是共享模式！
doReleaseShared()我們留着下一小節的releaseShared()裡來講。
3.3.2 小結
OK，至此，acquireShared()也要告一段落了。讓我們再梳理一下它的流程：
- 失敗則通過doAcquireShared()進入等待隊列park()，直到被unpark()/interrupt()并成功擷取到資源才傳回。整個等待過程也是忽略中斷的。
其實跟acquire()的流程大同小異，隻不過多了個自己拿到資源後，還會去喚醒後繼隊友的操作（這才是共享嘛）。
3.4 releaseShared()
上一小節已經把acquireShared()說完了，這一小節就來講講它的反操作releaseShared()吧。此方法是共享模式下線程釋放共享資源的頂層入口。它會釋放指定量的資源，如果徹底釋放了（即state=0）,它會喚醒等待隊列裡的其他線程來擷取資源。下面是releaseShared()的源碼：
1 public final boolean releaseShared(int arg) {
2 if (tryReleaseShared(arg)) {//嘗試釋放資源
3 doReleaseShared();//喚醒後繼結點
4 return true;
5 }
6 return false;
7 } 此方法的流程也比較簡單，一句話：釋放掉資源後，喚醒後繼。跟獨占模式下的release()相似，但有一點稍微需要注意：獨占模式下的tryRelease()在完全釋放掉資源（state=0）後，才會傳回true去喚醒其他線程，這主要是基于可重入的考量；而共享模式下的releaseShared()則沒有這種要求，一是共享的實質--多線程可并發執行；二是共享模式基本也不會重入吧（至少我還沒見過），是以自定義同步器可以根據需要決定傳回值。
3.4.1 doReleaseShared()
此方法主要用于喚醒後繼。下面是它的源碼：
1 private void doReleaseShared() {
2 for (;;) {
3 Node h = head;
4 if (h != null && h != tail) {
5 int ws = h.waitStatus;
6 if (ws == Node.SIGNAL) {
7 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
8 continue;
9 unparkSuccessor(h);//喚醒後繼
10 }
11 else if (ws == 0 &&
12 !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
13 continue;
14 }
15 if (h == head)// head發生變化
16 break;
17 }
18 } 3.5 小結
本節我們詳解了獨占和共享兩種模式下擷取-釋放資源(acquire-release、acquireShared-releaseShared)的源碼，相信大家都有一定認識了。值得注意的是，acquire()和acquireSahred()兩種方法下，線程在等待隊列中都是忽略中斷的。AQS也支援響應中斷的，acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()即是，這裡相應的源碼跟acquire()和acquireSahred()差不多，這裡就不再詳解了。
四、簡單應用
通過前邊幾個章節的學習，相信大家已經基本了解AQS的原理了。這裡再将“架構”一節中的一段話複制過來：
OK，下面我們就以AQS源碼裡的Mutex為例，講一下AQS的簡單應用。
4.1 Mutex（互斥鎖）
Mutex是一個不可重入的互斥鎖實作。鎖資源（AQS裡的state）隻有兩種狀态：0表示未鎖定，1表示鎖定。下邊是Mutex的核心源碼：
1 class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
2 // 自定義同步器
3 private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
4 // 判斷是否鎖定狀态
5 protected boolean isHeldExclusively() {
6 return getState() == 1;
7 }
8
9 // 嘗試擷取資源，立即傳回。成功則傳回true，否則false。
10 public boolean tryAcquire(int acquires) {
11 assert acquires == 1; // 這裡限定隻能為1個量
12 if (compareAndSetState(0, 1)) {//state為0才設定為1，不可重入！
13 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//設定為目前線程獨占資源
14 return true;
15 }
16 return false;
17 }
18
19 // 嘗試釋放資源，立即傳回。成功則為true，否則false。
20 protected boolean tryRelease(int releases) {
21 assert releases == 1; // 限定為1個量
22 if (getState() == 0)//既然來釋放，那肯定就是已占有狀态了。隻是為了保險，多層判斷！
23 throw new IllegalMonitorStateException();
24 setExclusiveOwnerThread(null);
25 setState(0);//釋放資源，放棄占有狀态
26 return true;
27 }
28 }
29
30 // 真正同步類的實作都依賴繼承于AQS的自定義同步器！
31 private final Sync sync = new Sync();
32
33 //lock<-->acquire。兩者語義一樣：擷取資源，即便等待，直到成功才傳回。
34 public void lock() {
35 sync.acquire(1);
36 }
37
38 //tryLock<-->tryAcquire。兩者語義一樣：嘗試擷取資源，要求立即傳回。成功則為true，失敗則為false。
39 public boolean tryLock() {
40 return sync.tryAcquire(1);
41 }
42
43 //unlock<-->release。兩者國文一樣：釋放資源。
44 public void unlock() {
45 sync.release(1);
46 }
47
48 //鎖是否占有狀态
49 public boolean isLocked() {
50 return sync.isHeldExclusively();
51 }
52 } 同步類在實作時一般都将自定義同步器（sync）定義為内部類，供自己使用；而同步類自己（Mutex）則實作某個接口，對外服務。當然，接口的實作要直接依賴sync，它們在語義上也存在某種對應關系！！而sync隻用實作資源state的擷取-釋放方式tryAcquire-tryRelelase，至于線程的排隊、等待、喚醒等，上層的AQS都已經實作好了，我們不用關心。
除了Mutex，ReentrantLock/CountDownLatch/Semphore這些同步類的實作方式都差不多，不同的地方就在擷取-釋放資源的方式tryAcquire-tryRelelase。掌握了這點，AQS的核心便被攻破了！
OK，至此，整個AQS的講解也要落下帷幕了。希望本文能夠對學習Java并發程式設計的同學有所借鑒，中間寫的有不對的地方，也歡迎讨論和指正~
1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 } 1 protected boolean tryAcquire(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 } 1 private Node addWaiter(Node mode) {
2 //以給定模式構造結點。mode有兩種：EXCLUSIVE（獨占）和SHARED（共享）
3 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
4
5 //嘗試快速方式直接放到隊尾。
6 Node pred = tail;
7 if (pred != null) {
8 node.prev = pred;
9 if (compareAndSetTail(pred, node)) {
10 pred.next = node;
11 return node;
12 }
13 }
14
15 //上一步失敗則通過enq入隊。
16 enq(node);
17 return node;
18 } 1 private Node enq(final Node node) {
2 //CAS"自旋"，直到成功加入隊尾
3 for (;;) {
4 Node t = tail;
5 if (t == null) { // 隊列為空，建立一個空的标志結點作為head結點，并将tail也指向它。
6 if (compareAndSetHead(new Node()))
7 tail = head;
8 } else {//正常流程，放入隊尾
9 node.prev = t;
10 if (compareAndSetTail(t, node)) {
11 t.next = node;
12 return t;
13 }
14 }
15 }
16 } 1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
2 boolean failed = true;//标記是否成功拿到資源
3 try {
4 boolean interrupted = false;//标記等待過程中是否被中斷過
5
6 //又是一個“自旋”！
7 for (;;) {
8 final Node p = node.predecessor();//拿到前驅
9 //如果前驅是head，即該結點已成老二，那麼便有資格去嘗試擷取資源（可能是老大釋放完資源喚醒自己的，當然也可能被interrupt了）。
10 if (p == head && tryAcquire(arg)) {
11 setHead(node);//拿到資源後，将head指向該結點。是以head所指的标杆結點，就是目前擷取到資源的那個結點或null。
12 p.next = null; // setHead中node.prev已置為null，此處再将head.next置為null，就是為了友善GC回收以前的head結點。也就意味着之前拿完資源的結點出隊了！
13 failed = false;
14 return interrupted;//傳回等待過程中是否被中斷過
15 }
16
17 //如果自己可以休息了，就進入waiting狀态，直到被unpark()
18 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
19 parkAndCheckInterrupt())
20 interrupted = true;//如果等待過程中被中斷過，哪怕隻有那麼一次，就将interrupted标記為true
21 }
22 } finally {
23 if (failed)
24 cancelAcquire(node);
25 }
26 } 1 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
2 int ws = pred.waitStatus;//拿到前驅的狀态
3 if (ws == Node.SIGNAL)
4 //如果已經告訴前驅拿完号後通知自己一下，那就可以安心休息了
5 return true;
6 if (ws > 0) {
7 /*
8 * 如果前驅放棄了，那就一直往前找，直到找到最近一個正常等待的狀态，并排在它的後邊。
9 * 注意：那些放棄的結點，由于被自己“加塞”到它們前邊，它們相當于形成一個無引用鍊，稍後就會被保安大叔趕走了(GC回收)！
10 */
11 do {
12 node.prev = pred = pred.prev;
13 } while (pred.waitStatus > 0);
14 pred.next = node;
15 } else {
16 //如果前驅正常，那就把前驅的狀态設定成SIGNAL，告訴它拿完号後通知自己一下。有可能失敗，人家說不定剛剛釋放完呢！
17 compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
18 }
19 return false;
20 } 1 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
2 LockSupport.park(this);//調用park()使線程進入waiting狀态
3 return Thread.interrupted();//如果被喚醒，檢視自己是不是被中斷的。
4 } 1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 } 1 public final boolean release(int arg) {
2 if (tryRelease(arg)) {
3 Node h = head;//找到頭結點
4 if (h != null && h.waitStatus != 0)
5 unparkSuccessor(h);//喚醒等待隊列裡的下一個線程
6 return true;
7 }
8 return false;
9 } 1 protected boolean tryRelease(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 } 1 private void unparkSuccessor(Node node) {
2 //這裡，node一般為目前線程所在的結點。
3 int ws = node.waitStatus;
4 if (ws < 0)//置零目前線程所在的結點狀态，允許失敗。
5 compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
6
7 Node s = node.next;//找到下一個需要喚醒的結點s
8 if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果為空或已取消
9 s = null;
10 for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
11 if (t.waitStatus <= 0)//從這裡可以看出，<=0的結點，都是還有效的結點。
12 s = t;
13 }
14 if (s != null)
15 LockSupport.unpark(s.thread);//喚醒
16 } 1 public final void acquireShared(int arg) {
2 if (tryAcquireShared(arg) < 0)
3 doAcquireShared(arg);
4 } 1 private void doAcquireShared(int arg) {
2 final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入隊列尾部
3 boolean failed = true;//是否成功标志
4 try {
5 boolean interrupted = false;//等待過程中是否被中斷過的标志
6 for (;;) {
7 final Node p = node.predecessor();//前驅
8 if (p == head) {//如果到head的下一個，因為head是拿到資源的線程，此時node被喚醒，很可能是head用完資源來喚醒自己的
9 int r = tryAcquireShared(arg);//嘗試擷取資源
10 if (r >= 0) {//成功
11 setHeadAndPropagate(node, r);//将head指向自己，還有剩餘資源可以再喚醒之後的線程
12 p.next = null; // help GC
13 if (interrupted)//如果等待過程中被打斷過，此時将中斷補上。
14 selfInterrupt();
15 failed = false;
16 return;
17 }
18 }
19
20 //判斷狀态，尋找安全點，進入waiting狀态，等着被unpark()或interrupt()
21 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
22 parkAndCheckInterrupt())
23 interrupted = true;
24 }
25 } finally {
26 if (failed)
27 cancelAcquire(node);
28 }
29 } 1 private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
2 Node h = head;
3 setHead(node);//head指向自己
4 //如果還有剩餘量，繼續喚醒下一個鄰居線程
5 if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
6 Node s = node.next;
7 if (s == null || s.isShared())
8 doReleaseShared();
9 }
10 } 1 public final boolean releaseShared(int arg) {
2 if (tryReleaseShared(arg)) {//嘗試釋放資源
3 doReleaseShared();//喚醒後繼結點
4 return true;
5 }
6 return false;
7 } 1 private void doReleaseShared() {
2 for (;;) {
3 Node h = head;
4 if (h != null && h != tail) {
5 int ws = h.waitStatus;
6 if (ws == Node.SIGNAL) {
7 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
8 continue;
9 unparkSuccessor(h);//喚醒後繼
10 }
11 else if (ws == 0 &&
12 !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
13 continue;
14 }
15 if (h == head)// head發生變化
16 break;
17 }
18 } 1 class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
2 // 自定義同步器
3 private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
4 // 判斷是否鎖定狀态
5 protected boolean isHeldExclusively() {
6 return getState() == 1;
7 }
8
9 // 嘗試擷取資源，立即傳回。成功則傳回true，否則false。
10 public boolean tryAcquire(int acquires) {
11 assert acquires == 1; // 這裡限定隻能為1個量
12 if (compareAndSetState(0, 1)) {//state為0才設定為1，不可重入！
13 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//設定為目前線程獨占資源
14 return true;
15 }
16 return false;
17 }
18
19 // 嘗試釋放資源，立即傳回。成功則為true，否則false。
20 protected boolean tryRelease(int releases) {
21 assert releases == 1; // 限定為1個量
22 if (getState() == 0)//既然來釋放，那肯定就是已占有狀态了。隻是為了保險，多層判斷！
23 throw new IllegalMonitorStateException();
24 setExclusiveOwnerThread(null);
25 setState(0);//釋放資源，放棄占有狀态
26 return true;
27 }
28 }
29
30 // 真正同步類的實作都依賴繼承于AQS的自定義同步器！
31 private final Sync sync = new Sync();
32
33 //lock<-->acquire。兩者語義一樣：擷取資源，即便等待，直到成功才傳回。
34 public void lock() {
35 sync.acquire(1);
36 }
37
38 //tryLock<-->tryAcquire。兩者語義一樣：嘗試擷取資源，要求立即傳回。成功則為true，失敗則為false。
39 public boolean tryLock() {
40 return sync.tryAcquire(1);
41 }
42
43 //unlock<-->release。兩者國文一樣：釋放資源。
44 public void unlock() {
45 sync.release(1);
46 }
47
48 //鎖是否占有狀态
49 public boolean isLocked() {
50 return sync.isHeldExclusively();
51 }
52 }