如果你想深入研究Java并發的話，那麼AQS一定是繞不開的一塊知識點，Java并發包很多的同步工具類底層都是基于AQS來實作的，比如我們工作中經常用的Lock工具ReentrantLock、栅欄CountDownLatch、信号量Semaphore等，而且關于AQS的知識點也是面試中經常考察的内容，是以，無論是為了更好的使用還是為了應付面試，深入學習AQS都很有必要。
CAS
CAS是樂觀鎖的一種思想，它假設線程對資源的通路是沒有沖突的，同時所有的線程執行都不需要等待，可以持續執行。如果有沖突的話，就用比較+交換的方式來檢測沖突，有沖突就不斷重試。
CAS的全稱是Compare-and-Swap，也就是比較并交換，它包含了三個參數：V，A，B，V表示要讀寫的記憶體位置，A表示舊的預期值，B表示新值，當執行CAS時，隻有當V的值等于預期值A時，才會把V的值改為B，這樣的方式可以讓多個線程同時去修改，但也會因為線程操作失敗而不斷重試，對CPU有一定程式上的開銷。
AQS簡介
本文主角正式登場。
AQS，全名AbstractQueuedSynchronizer，是一個抽象類的隊列式同步器，它的内部通過維護一個狀态volatile int state(共享資源)，一個FIFO線程等待隊列來實作同步功能。
state用關鍵字volatile修飾，代表着該共享資源的狀态一更改就能被所有線程可見，而AQS的加鎖方式本質上就是多個線程在競争state，當state為0時代表線程可以競争鎖，不為0時代表目前對象鎖已經被占有，其他線程來加鎖時則會失敗，加鎖失敗的線程會被放入一個FIFO的等待隊列中，這些線程會被
UNSAFE.park()
操作挂起，等待其他擷取鎖的線程釋放鎖才能夠被喚醒。
而這個等待隊列其實就相當于一個CLH隊列，用一張原理圖來表示大緻如下：
基礎定義
AQS支援兩種資源分享的方式：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）。
自定義的同步器繼承AQS後，隻需要實作共享資源state的擷取和釋放方式即可，其他如線程隊列的維護（如擷取資源失敗入隊/喚醒出隊等）等操作，AQS在頂層已經實作了，
AQS代碼内部提供了一系列操作鎖和線程隊列的方法，主要操作鎖的方法包含以下幾個：
- compareAndSetState()：利用CAS的操作來設定state的值
- tryAcquire(int)：獨占方式擷取鎖。成功則傳回true，失敗則傳回false。
- tryRelease(int)：獨占方式釋放鎖。成功則傳回true，失敗則傳回false。
- tryAcquireShared(int)：共享方式釋放鎖。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)：共享方式釋放鎖。如果釋放後允許喚醒後續等待結點傳回true，否則傳回false。
像ReentrantLock就是實作了自定義的tryAcquire-tryRelease，進而操作state的值來實作同步效果。
除此之外，AQS内部還定義了一個靜态類Node，表示CLH隊列的每一個結點，該結點的作用是對每一個等待擷取資源做了封裝，包含了需要同步的線程本身、線程等待狀态.....
我們可以看下該類的一些重點變量：
static final class Node {
/** 表示共享模式下等待的Node */
static final Node SHARED = new Node();
/** 表示獨占模式下等待的mode */
static final Node EXCLUSIVE = null;
/** 下面幾個為waitStatus的具體值 */
static final int CANCELLED = 1;
static final int SIGNAL = -1;
static final int CONDITION = -2;
static final int PROPAGATE = -3;
volatile int waitStatus;
/** 表示前面的結點 */
volatile Node prev;
/** 表示後面的結點 */
volatile Node next;
/**目前結點裝載的線程，初始化時被建立，使用後會置空*/
volatile Thread thread;
/**連結到下一個節點的等待條件，用到Condition的時候會使用到*/
Node nextWaiter;
}
代碼裡面定義了一個表示目前Node結點等待狀态的字段
waitStatus
，該字段的取值包含了CANCELLED(1)、SIGNAL(-1)、CONDITION(-2)、PROPAGATE(-3)、0，這五個值代表了不同的特定場景：
- CANCELLED：表示目前結點已取消排程。當timeout或被中斷（響應中斷的情況下），會觸發變更為此狀态，進入該狀态後的結點将不會再變化。
- SIGNAL：表示後繼結點在等待目前結點喚醒。後繼結點入隊時，會将前繼結點的狀态更新為SIGNAL（記住這個-1的值，因為後面我們講的時候經常會提到）
- CONDITION：表示結點等待在Condition上，當其他線程調用了Condition的signal()方法後，CONDITION狀态的結點将從等待隊列轉移到同步隊列中，等待擷取同步鎖。(注：Condition是AQS的一個元件，後面會細說)
- PROPAGATE：共享模式下，前繼結點不僅會喚醒其後繼結點，同時也可能會喚醒後繼的後繼結點。
- 0：新結點入隊時的預設狀态。
也就是說，當waitStatus為負值表示結點處于有效等待狀态，為正值的時候表示結點已被取消。
在AQS内部中還維護了兩個Node對象
head
和
tail
，一開始預設都為null
private transient volatile Node head;
private transient volatile Node tail;
講完了AQS的一些基礎定義，我們就可以開始學習同步的具體運作機制了，為了更好的示範，我們用ReentrantLock作為使用入口，一步步跟進源碼探究AQS底層是如何運作的，這裡說明一下，因為ReentrantLock底層調用的AQS是獨占模式，是以下文講解的AQS源碼也是針對獨占模式的操作
好了，熱身正式結束，來吧。
獨占模式
加鎖過程
我們都知道，ReentrantLock的加鎖和解鎖方法分别為lock()和unLock()，我們先來看擷取鎖的方法，
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
邏輯很簡單，線程進來後直接利用
CAS
嘗試搶占鎖，如果搶占成功
state
值回被改為1，且設定對象獨占鎖線程為目前線程，否則就調用
acquire(1)
再次嘗試擷取鎖。
我們假定有兩個線程A和B同時競争鎖，A進來先搶占到鎖，此時的AQS模型圖就類似這樣：
繼續走下面的方法，
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
acquire
包含了幾個函數的調用，
tryAcquire：嘗試直接擷取鎖，如果成功就直接傳回；
addWaiter：将該線程加入等待隊列FIFO的尾部，并标記為獨占模式；
acquireQueued：線程阻塞在等待隊列中擷取鎖，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。
selfInterrupt：自我中斷，就是既拿不到鎖，又在等待時被中斷了，線程就會進行自我中斷selfInterrupt()，将中斷補上。
我們一個個來看源碼，并結合上面的兩個線程來做場景分析。
tryAcquire
不用多說，就是為了再次嘗試擷取鎖
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
當線程B進來後，nonfairTryAcquire方法首先會擷取state的值，如果為0，則正常擷取該鎖，不為0的話判斷是否是目前線程占用了，是的話就累加state的值，這裡的累加也是為了配合釋放鎖時候的次數，進而實作可重入鎖的效果。
當然，因為之前鎖已經被線程A占領了，是以這時候
tryAcquire
會傳回false，繼續下面的流程。
addWaiter
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
enq(node);
return node;
}
這段代碼首先會建立一個和目前線程綁定的
Node
節點，
Node
為雙向連結清單。此時等待隊列中的
tail
指針為空，直接調用
enq(node)
方法将目前線程加入等待隊列尾部，然後傳回目前結點的前驅結點，
private Node enq(final Node node) {
// CAS"自旋"，直到成功加入隊尾
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) {
// 隊列為空，初始化一個Node結點作為Head結點，并将tail結點也指向它
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
// 把目前結點插入隊列尾部
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
第一遍循環時，tail指針為空，初始化一個Node結點，并把head和tail結點都指向它，然後第二次循環進來之後，tail結點不為空了，就将目前的結點加入到tail結點後面，也就是這樣：
todo 如果此時有另一個線程C進來的話，發現鎖已經被A拿走了，然後隊列裡已經有了線程B，那麼線程C就隻能乖乖排到線程B的後面去，
acquireQueued
接着解讀方法，通過tryAcquire()和addWaiter()，我們的線程還是沒有拿到資源，并且還被排到了隊列的尾部，如果讓你來設計的話，這個時候你會怎麼處理線程呢？其實答案也很簡單，能做的事無非兩個：
1、循環讓線程再搶資源。但仔細一推敲就知道不合理，因為如果有多個線程都參與的話，你搶我也搶隻會降低系統性能
2、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
毫無疑問，選擇2更加靠譜，acquireQueued方法做的也是這樣的處理：
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
// 标記是否會被中斷
boolean interrupted = false;
// CAS自旋
for (;;) {
// 擷取目前結點的前結點
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
// 擷取鎖失敗，則将此線程對應的node的waitStatus改為CANCEL
cancelAcquire(node);
}
}
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)
// 前驅結點等待狀态為"SIGNAL"，那麼自己就可以安心等待被喚醒了
return true;
if (ws > 0) {
/*
* 前驅結點被取消了，通過循環一直往前找，直到找到等待狀态有效的結點(等待狀态值小于等于0) ，
* 然後排在他們的後邊，至于那些被目前Node強制"靠後"的結點，因為已經被取消了，也沒有引用鍊，
* 就等着被GC了
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
// 如果前驅正常，那就把前驅的狀态設定成SIGNAL
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
acquireQueued
方法的流程是這樣的：
1、CAS自旋，先判斷目前傳入的Node的前結點是否為head結點，是的話就嘗試擷取鎖，擷取鎖成功的話就把目前結點置為head，之前的head置為null(友善GC)，然後傳回
2、如果前驅結點不是head或者加鎖失敗的話，就調用
shouldParkAfterFailedAcquire
，将前驅節點的waitStatus變為了SIGNAL=-1，最後執行
parkAndChecknIterrupt
方法，調用
LockSupport.park()
挂起目前線程，
parkAndCheckInterrupt
在挂起線程後會判斷線程是否被中斷，如果被中斷的話，就會重新跑
acquireQueued
方法的CAS自旋操作，直到擷取資源。
ps：LockSupport.park方法會讓目前線程進入waitting狀态，在這種狀态下，線程被喚醒的情況有兩種，一是被unpark()，二是被interrupt()，是以，如果是第二種情況的話，需要傳回被中斷的标志，然後在
acquire
頂層方法的視窗那裡自我中斷補上
此時，因為線程A還未釋放鎖，是以線程B狀态都是被挂起的，
到這裡，加鎖的流程就分析完了，其實整體來說也并不複雜，而且當你了解了獨占模式加鎖的過程，後面釋放鎖和共享模式的運作機制也沒什麼難懂的了，是以整個加鎖的過程還是有必要多消化下的，也是AQS的重中之重。
為了友善你們更加清晰了解，我加多一張流程圖吧（這個作者也太暖了吧，哈哈）
釋放鎖
說完了加鎖，我們來看看釋放鎖是怎麼做的，AQS中釋放鎖的方法是
release()
，當調用該方法時會釋放指定量的資源 (也就是鎖) ，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。
還是一步步看源碼吧，
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
tryRelease
代碼上可以看出，核心的邏輯都在
tryRelease
方法中，該方法的作用是釋放資源，AQS裡該方法沒有具體的實作，需要由自定義的同步器去實作，我們看下ReentrantLock代碼中對應方法的源碼：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
tryRelease
方法會減去state對應的值，如果state為0，也就是已經徹底釋放資源，就傳回true，并且把獨占的線程置為null，否則傳回false。
此時AQS中的資料就會變成這樣：
完全釋放資源後，目前線程要做的就是喚醒CLH隊列中第一個在等待資源的線程，也就是head結點後面的線程，此時調用的方法是
unparkSuccessor()
，
private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)
//将head結點的狀态置為0
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
//找到下一個需要喚醒的結點s
Node s = node.next;
//如果為空或已取消
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
s = null;
// 從後向前，直到找到等待狀态小于0的結點，前面說了，結點waitStatus小于0時才有效
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
// 找到有效的結點，直接喚醒
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);//喚醒
}
方法的邏輯很簡單，就是先将head的結點狀态置為0，避免下面找結點的時候再找到head，然後找到隊列中最前面的有效結點，然後喚醒，我們假設這個時候線程A已經釋放鎖，那麼此時隊列中排最前邊競争鎖的線程B就會被喚醒。然後被喚醒的線程B就會嘗試用CAS擷取鎖，回到
acquireQueued
方法的邏輯，
for (;;) {
// 擷取目前結點的前結點
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
當線程B擷取鎖之後，會把目前結點指派給head，然後原先的前驅結點 (也就是原來的head結點) 去掉引用鍊，友善回收，這樣一來，線程B擷取鎖的整個過程就完成了，此時AQS的資料就會變成這樣：
到這裡，我們已經分析完了AQS獨占模式下加鎖和釋放鎖的過程，也就是tryAccquire->tryRelease這一鍊條的邏輯，除此之外，AQS中還支援共享模式的同步，這種模式下關于鎖的操作核心其實就是tryAcquireShared->tryReleaseShared這兩個方法，我們可以簡單看下
共享模式
擷取鎖
AQS中，共享模式擷取鎖的頂層入口方法是
acquireShared
，該方法會擷取指定數量的資源，成功的話就直接傳回，失敗的話就進入等待隊列，直到擷取資源，
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
該方法裡包含了兩個方法的調用，
tryAcquireShared：嘗試擷取一定資源的鎖，傳回的值代表擷取鎖的狀态。
doAcquireShared：進入等待隊列，并循環嘗試擷取鎖，直到成功。
tryAcquireShared
tryAcquireShared
在AQS裡沒有實作，同樣由自定義的同步器去完成具體的邏輯，像一些較為常見的并發工具Semaphore、CountDownLatch裡就有對該方法的自定義實作，雖然實作的邏輯不同，但方法的作用是一樣的，就是擷取一定資源的資源，然後根據傳回值判斷是否還有剩餘資源，進而決定下一步的操作。
傳回值有三種定義：
- 負值代表擷取失敗；
- 0代表擷取成功，但沒有剩餘的資源，也就是state已經為0；
- 正值代表擷取成功，而且state還有剩餘，其他線程可以繼續領取
當傳回值小于0時，證明此次擷取一定數量的鎖失敗了，然後就會走
doAcquireShared
方法
doAcquireShared
此方法的作用是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，這是它的源碼：
private void doAcquireShared(int arg) {
// 加入隊列尾部
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
// CAS自旋
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
// 判斷前驅結點是否是head
if (p == head) {
// 嘗試擷取一定數量的鎖
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
// 擷取鎖成功，而且還有剩餘資源，就設定目前結點為head，并繼續喚醒下一個線程
setHeadAndPropagate(node, r);
// 讓前驅結點去掉引用鍊，友善被GC
p.next = null; // help GC
if (interrupted)
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
// 跟獨占模式一樣，改前驅結點waitStatus為-1，并且目前線程挂起，等待被喚醒
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head;
// head指向自己
setHead(node);
// 如果還有剩餘量，繼續喚醒下一個鄰居線程
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}
看到這裡，你會不會一點熟悉的感覺，這個方法的邏輯怎麼跟上面那個
acquireQueued()
那麼類似啊？對的，其實兩個流程并沒有太大的差别。隻是
doAcquireShared()
比起獨占模式下的擷取鎖上多了一步喚醒後繼線程的操作，當擷取完一定的資源後，發現還有剩餘的資源，就繼續喚醒下一個鄰居線程，這才符合"共享"的思想嘛。
這裡我們可以提出一個疑問，共享模式下，目前線程釋放了一定數量的資源，但這部分資源滿足不了下一個等待結點的需要的話，那麼會怎麼樣？
按照正常的思維，共享模式是可以多個線程同時執行的才對，是以，多個線程的情況下，如果老大釋放完資源，但這部分資源滿足不了老二，但能滿足老三，那麼老三就可以拿到資源。可事實是，從源碼設計中可以看出，如果真的發生了這種情況，老三是拿不到資源的，因為等待隊列是按順序排列的，老二的資源需求量大，會把後面量小的老三以及老四、老五等都給卡住。從這一個角度來看，雖然AQS嚴格保證了順序，但也降低了并發能力
接着往下說吧，喚醒下一個鄰居線程的邏輯在
doReleaseShared()
中，我們放到下面的釋放鎖來解析。
釋放鎖
共享模式釋放鎖的頂層方法是
releaseShared
，它會釋放指定量的資源，如果成功釋放且允許喚醒等待線程，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：
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
該方法同樣包含兩部分的邏輯：
tryReleaseShared：釋放資源。
doAcquireShared：喚醒後繼結點。
跟
tryAcquireShared
方法一樣，
tryReleaseShared
在AQS中沒有具體的實作，由子同步器自己去定義，但功能都一樣，就是釋放一定數量的資源。
釋放完資源後，線程不會馬上就收工，而是喚醒等待隊列裡最前排的等待結點。
doAcquireShared
喚醒後繼結點的工作在
doReleaseShared()
方法中完成，我們可以看下它的源碼：
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
// 擷取等待隊列中的head結點
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
// head結點waitStatus = -1,喚醒下一個結點對應的線程
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
// 喚醒後繼結點
unparkSuccessor(h);
}
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue; // loop on failed CAS
}
if (h == head) // loop if head changed
break;
}
}
代碼沒什麼特别的，就是如果等待隊列head結點的waitStatus為-1的話，就直接喚醒後繼結點，喚醒的方法
unparkSuccessor()
在上面已經講過了，這裡也沒必要再複述。
總的來看，AQS共享模式的運作流程和獨占模式很相似，隻要掌握了獨占模式的流程運轉，共享模式什麼的不就那樣嗎，沒難度。這也是我為什麼共享模式講解中不畫流程圖的原因，沒必要嘛。
Condition
介紹完了AQS的核心功能，我們再擴充一個知識點，在AQS中，除了提供獨占/共享模式的加鎖/解鎖功能，它還對外提供了關于Condition的一些操作方法。
Condition是個接口，在jdk1.5版本後設計的，基本的方法就是
await()
和
signal()
方法，功能大概就對應Object的
wait()
和
notify()
，Condition必須要配合鎖一起使用，因為對共享狀态變量的通路發生在多線程環境下。一個Condition的執行個體必須與一個Lock綁定，是以Condition一般都是作為Lock的内部實作 ，AQS中就定義了一個類ConditionObject來實作了這個接口，
那麼它應該怎麼用呢？我們可以簡單寫個demo來看下效果
public class ConditionDemo {
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
Thread tA = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
System.out.println("線程A加鎖成功");
System.out.println("線程A執行await被挂起");
condition.await();
System.out.println("線程A被喚醒成功");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
System.out.println("線程A釋放鎖成功");
}
});
Thread tB = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
System.out.println("線程B加鎖成功");
condition.signal();
System.out.println("線程B喚醒線程A");
} finally {
lock.unlock();
System.out.println("線程B釋放鎖成功");
}
});
tA.start();
tB.start();
}
}
執行main函數後結果輸出為：
線程A加鎖成功
線程A執行await被挂起
線程B加鎖成功
線程B喚醒線程A
線程B釋放鎖成功
線程A被喚醒成功
線程A釋放鎖成功
代碼執行的結果很容易了解，線程A先擷取鎖，然後調用
await()
方法挂起目前線程并釋放鎖，線程B這時候拿到鎖，然後調用
signal
喚醒線程A。
毫無疑問，這兩個方法讓線程的狀态發生了變化，我們仔細來研究一下，
翻看AQS的源碼，我們會發現Condition中定義了兩個屬性
firstWaiter
和
lastWaiter
，前面說了，AQS中包含了一個FIFO的CLH等待隊列，每個Conditon對象就包含這樣一個等待隊列，而這兩個屬性分别表示的是等待隊列中的首尾結點，
/** First node of condition queue. */
private transient Node firstWaiter;
/** Last node of condition queue. */
private transient Node lastWaiter;
注意：Condition當中的等待隊列和AQS主體的同步等待隊列是分開的，兩個隊列雖然結構體相同，但是作用域是分開的
await
先看
await()
的源碼：
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
// 将目前線程加入到等待隊列中
Node node = addConditionWaiter();
// 完全釋放占有的資源，并傳回資源數
int savedState = fullyRelease(node);
int interruptMode = 0;
// 循環判斷目前結點是不是在Condition的隊列中，是的話挂起
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
當一個線程調用Condition.await()方法，将會以目前線程構造結點，這個結點的
waitStatus
指派為Node.CONDITION，也就是-2，并将結點從尾部加入等待隊列，然後尾部結點就會指向這個新增的結點，
private Node addConditionWaiter() {
Node t = lastWaiter;
// If lastWaiter is cancelled, clean out.
if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
unlinkCancelledWaiters();
t = lastWaiter;
}
Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
if (t == null)
firstWaiter = node;
else
t.nextWaiter = node;
lastWaiter = node;
return node;
}
我們依然用上面的demo來示範，此時，線程A擷取鎖并調用Condition.await()方法後，AQS内部的資料結構會變成這樣：
在Condition隊列中插入對應的結點後，線程A會釋放所持有的資源，走到while循環那層邏輯，
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
isOnSyncQueue
方法的會判斷目前的線程節點是不是在同步隊列中，這個時候此結點還在Condition隊列中，是以該方法傳回false，這樣的話循環會一直持續下去，線程被挂起，等待被喚醒，此時，線程A的流程暫時停止了。
當線程A調用
await()
方法挂起的時候，線程B擷取到了線程A釋放的資源，然後執行
signal()
方法：
signal
public final void signal() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
doSignal(first);
}
先判斷目前線程是否為擷取鎖的線程，如果不是則直接抛出異常。接着調用
doSignal()
方法來喚醒線程。
private void doSignal(Node first) {
// 循環，從隊列一直往後找不為空的首結點
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null;
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
final boolean transferForSignal(Node node) {
// CAS循環，将結點的waitStatus改為0
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
// 上面已經分析過，此方法會把目前結點加入到等待隊列中，并傳回前驅結點
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
LockSupport.unpark(node.thread);
return true;
}
從
doSignal
的代碼中可以看出，這時候程式尋找的是Condition等待隊列中首結點firstWaiter的結點，此時該結點指向的是線程A的結點，是以之後的流程作用的都是線程A的結點。
這裡分析下
transferForSignal
方法，先通過CAS自旋将結點waitStatus改為0，然後就把結點放入到同步隊列 (此隊列不是Condition的等待隊列) 中，然後再用CAS将同步隊列中該結點的前驅結點waitStatus改為Node.SIGNAL，也就是-1，此時AQS的資料結構大概如下(額.....少畫了個箭頭，大家就當head結點是線程A結點的前驅結點就好)：
回到
await()
方法，當線程A的結點被加入同步隊列中時，
isOnSyncQueue()
會傳回true，跳出循環，
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
接着執行
acquireQueued()
方法，這裡就不用多說了吧，嘗試重新擷取鎖，如果擷取鎖失敗繼續會被挂起，直到另外線程釋放鎖才被喚醒。
是以，當線程B釋放完鎖後，線程A被喚醒，繼續嘗試擷取鎖，至此流程結束。
對于這整個通信過程，我們可以畫一張流程圖展示下：
總結
說完了Condition的使用和底層運作機制，我們再來總結下它跟普通 wait/notify 的比較，一般這也是問的比較多的，Condition大概有以下兩點優勢：
- Condition 需要結合 Lock 進行控制，使用的時候要注意一定要對應的unlock()，可以對多個不同條件進行控制，隻要new 多個 Condition對象就可以為多個線程控制通信，wait/notify 隻能和 synchronized 關鍵字一起使用，并且隻能喚醒一個或者全部的等待隊列；
- Condition 有類似于 await 的機制，是以不會産生加鎖方式而産生的死鎖出現，同時底層實作的是 park/unpark 的機制，是以也不會産生先喚醒再挂起的死鎖，一句話就是不會産生死鎖，但是 wait/notify 會産生先喚醒再挂起的死鎖。
回顧本篇文章，我們不難發現，無論是獨占還是共享模式，或者結合是Condition工具使用，AQS本質上的同步功能都是通過對鎖和隊列中結點的操作來實作的，從設計上講，AQS的組成結構并不算複雜，底層的運轉機制也不會很繞，是以，大家如果看源碼的時候覺得有些困難的話也不用灰心，多看幾遍，順便畫個圖之類的，理清下流程還是沒什麼問題的。