AbstractQueuedSynchronizer：抽象同步队列，简称AQS主要依赖一个int成员变量来表示同步状态state，以及一个CLH等待队列
AQS的等待队列是一个CLH（Craig, Landin, and Hagersten lock queue）队列：竞争资源同一时间只能被一个线程访问，CLH为管理等待锁的线程的队列
AQS的子类被推荐定义为自定义同步组件的静态内部类
AQS自身不实现任何同步接口
AQS既支持独占式获取同步状态，也可以支持共享室获取同步状态，这样以方便的实现不同类型同步组件
AQS是实现锁（或者CountDownLatch,Semaphore）等同步组件的关键，在这些同步组件中聚合AQS
AQS面向同步组件的实现者，简化了同步组件的实现方式，屏蔽了同步状态state的管理，线程排队，等待、唤醒等底层操作
同步组件面向使用者，定义了使用者和同步组件交互的基本接口
AQS持有的成员变量有head和tail，分别指向队列头结点和尾结点，都为node类型，
即通过持有等待队列的头尾指针来管理等待队列，如下图所示，节点左侧为prev指针，右侧为next指针
头结点无前驱节点
尾结点无后继节点.
AQS的独占和共享
对于 AQS来说，线程同步关键是对状态值state进行操作，根据state判断是否属于同一个线程，操作state方式分为独占方式，共享方式
独占方式入队
public final void acquire(int arg) { //获取成功直接返回 //获取失败则将当前线程封装为Node.EXCLUSIVE的Node节点插入AQS阻塞队列的尾部 //，并调用LockSupport.park(this)方式阻塞自己 if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }
tryAcquire方法失败，则进行入队操作
//等待队列添加节点 private Node addWaiter(Node mode) { //（1）构建当前线程为Node类型 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); //（2）用临时变量取的尾结点的引用 Node pred = tail; //（3）当前尾结点是否存在 if (pred != null) { //（3.1）将当前节点在等待队列尾部插入 node.prev = pred; //（3.1.1）CAS更新尾结点 if (compareAndSetTail(pred, node)) { //（3.1.2）更新成功将旧的尾结点的next指针指向新尾结点 pred.next = node; return node; } } //（3.2）当前尾结点不存在，说明当前线程是第一个加入等待队列进行等待的线程 enq(node); return node; }
分析上述代码，注释已经写的很明确，有个问题就是，3.1.1过程如果失败了，而尾结点不为空，则同样会执行无尾结点走的enq方法，因此，猜测enq()有两个作用
- 当前等待队列尾结点不存在的情况下的入队操作
- CAS尾结点后插入节点失败后的自旋（死循环）重试
下面来看看enq方法
private Node enq(final Node node) { //（2.3）失败自旋 for (;;) { //（1）用临时变量取的尾结点的引用 Node t = tail; if (t == null) { //（2.1）如果尾结点不存在，则初始化头结点 if (compareAndSetHead(new Node())) //（2.1.1）让尾结点也指向头结点的引用 tail = head; } else { //（2.2）尾结点存在，将当前节点在等待队列尾部插入 node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }
从上述源码可以看到，
- 如果尾结点不存在，入队操作前会创建一个头结点，然后将尾指针也指向这个节点，在下次尝试的时候，发现有了尾结点，走2.2步骤，在2.1步骤产生的节点后面插
- 如果一开始尾结点存在，说明addWaiter这一步CAS失败，然后进入enq方法自旋尝试尾部插入直到成功
在AQS等待队列上的线程获取独占锁
//等待队列中的线程获取锁 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; //（1）自旋 for (;;) { //（2）获得当前节点的前驱节点（node相当于当前线程，上一个节点可以理解为上一个等待锁的线程） final Node p = node.predecessor(); //（2.1）如果当前节点的前驱节点是头节点（说明当前节点是顺位第一位需要获取锁的线程）并且成功获取同步状态，即获取到独占锁 // （tryAcquire在具体的同步组件中实现，比如ReentrantLock中的tryAcquire） if (p == head && tryAcquire(arg)) { //（2.1.1）将当前节点设置为新的头节点（清除prev和thread信息） setHead(node); //（2.1.2）释放当前节点的前驱节点，方便GC将该内存回收 p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
当前线程获取到锁后，会成为新的头节点，旧的头节点将被GC回收
shouldParkAfterFailedAcquire通过以下规则，判断当前线程是否需要被阻塞
- 如果前驱节点状态为SIGNAL，表示当前节点需要被unpack（唤醒），此时返回true
- 如果前驱节点状态为CANCELLED（ws>0），说明前驱节点已经被取消，则通过先前回溯找到一个有效（非CANCELLED状态）的节点，并返回false
- 如果前驱节点为非SIGNAL，非CANCELLED，则设置前驱节点状态为SIGNAL，并返回false
默认状况下，节点的状态都是0，为INITIAL，此时通过上述CAS将pred前驱节点的等待状态改为Node.SIGNAL，返回false，进入下次自旋，直到shouldParkAfterFailedAcquire返回true，开始执行parkAndCheckInterrupt().
private final boolean parkAndCheckInterrupt() { //挂起当前线程 LockSupport.park(this); //返回线程中断标志 return Thread.interrupted(); }