AbstractQueuedSynchronizer：抽象同步隊列，簡稱AQS主要依賴一個int成員變量來表示同步狀態state，以及一個CLH等待隊列
AQS的等待隊列是一個CLH（Craig, Landin, and Hagersten lock queue）隊列：競爭資源同一時間只能被一個線程訪問，CLH為管理等待鎖的線程的隊列
AQS的子類被推薦定義為自定義同步組件的靜態內部類
AQS自身不實現任何同步接口
AQS既支持獨占式獲取同步狀態，也可以支持共享室獲取同步狀態，這樣以方便的實現不同類型同步組件
AQS是實現鎖（或者CountDownLatch,Semaphore）等同步組件的關鍵，在這些同步組件中聚合AQS
AQS面向同步組件的實現者，簡化了同步組件的實現方式，屏蔽了同步狀態state的管理，線程排隊，等待、喚醒等底層操作
同步組件面向使用者，定義了使用者和同步組件交互的基本接口
AQS持有的成員變量有head和tail，分別指向隊列頭結點和尾結點，都為node類型，
即通過持有等待隊列的頭尾指針來管理等待隊列，如下圖所示，節點左側為prev指針，右側為next指針
頭結點無前驅節點
尾結點無后繼節點.
AQS的獨占和共享
對於 AQS來說，線程同步關鍵是對狀態值state進行操作，根據state判斷是否屬於同一個線程，操作state方式分為獨占方式，共享方式
獨占方式入隊
public final void acquire(int arg) { //獲取成功直接返回 //獲取失敗則將當前線程封裝為Node.EXCLUSIVE的Node節點插入AQS阻塞隊列的尾部 //，並調用LockSupport.park(this)方式阻塞自己 if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }
tryAcquire方法失敗，則進行入隊操作
//等待隊列添加節點 private Node addWaiter(Node mode) { //（1）構建當前線程為Node類型 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); //（2）用臨時變量取的尾結點的引用 Node pred = tail; //（3）當前尾結點是否存在 if (pred != null) { //（3.1）將當前節點在等待隊列尾部插入 node.prev = pred; //（3.1.1）CAS更新尾結點 if (compareAndSetTail(pred, node)) { //（3.1.2）更新成功將舊的尾結點的next指針指向新尾結點 pred.next = node; return node; } } //（3.2）當前尾結點不存在，說明當前線程是第一個加入等待隊列進行等待的線程 enq(node); return node; }
分析上述代碼，注釋已經寫的很明確，有個問題就是，3.1.1過程如果失敗了，而尾結點不為空，則同樣會執行無尾結點走的enq方法，因此，猜測enq()有兩個作用
- 當前等待隊列尾結點不存在的情況下的入隊操作
- CAS尾結點后插入節點失敗后的自旋（死循環）重試
下面來看看enq方法
private Node enq(final Node node) { //（2.3）失敗自旋 for (;;) { //（1）用臨時變量取的尾結點的引用 Node t = tail; if (t == null) { //（2.1）如果尾結點不存在，則初始化頭結點 if (compareAndSetHead(new Node())) //（2.1.1）讓尾結點也指向頭結點的引用 tail = head; } else { //（2.2）尾結點存在，將當前節點在等待隊列尾部插入 node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }
從上述源碼可以看到，
- 如果尾結點不存在，入隊操作前會創建一個頭結點，然后將尾指針也指向這個節點，在下次嘗試的時候，發現有了尾結點，走2.2步驟，在2.1步驟產生的節點后面插
- 如果一開始尾結點存在，說明addWaiter這一步CAS失敗，然后進入enq方法自旋嘗試尾部插入直到成功
在AQS等待隊列上的線程獲取獨占鎖
//等待隊列中的線程獲取鎖 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; //（1）自旋 for (;;) { //（2）獲得當前節點的前驅節點（node相當於當前線程，上一個節點可以理解為上一個等待鎖的線程） final Node p = node.predecessor(); //（2.1）如果當前節點的前驅節點是頭節點（說明當前節點是順位第一位需要獲取鎖的線程）並且成功獲取同步狀態，即獲取到獨占鎖 // （tryAcquire在具體的同步組件中實現，比如ReentrantLock中的tryAcquire） if (p == head && tryAcquire(arg)) { //（2.1.1）將當前節點設置為新的頭節點（清除prev和thread信息） setHead(node); //（2.1.2）釋放當前節點的前驅節點，方便GC將該內存回收 p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
當前線程獲取到鎖后，會成為新的頭節點，舊的頭節點將被GC回收
shouldParkAfterFailedAcquire通過以下規則，判斷當前線程是否需要被阻塞
- 如果前驅節點狀態為SIGNAL，表示當前節點需要被unpack（喚醒），此時返回true
- 如果前驅節點狀態為CANCELLED（ws>0），說明前驅節點已經被取消，則通過先前回溯找到一個有效（非CANCELLED狀態）的節點，並返回false
- 如果前驅節點為非SIGNAL，非CANCELLED，則設置前驅節點狀態為SIGNAL，並返回false
默認狀況下，節點的狀態都是0，為INITIAL，此時通過上述CAS將pred前驅節點的等待狀態改為Node.SIGNAL，返回false，進入下次自旋，直到shouldParkAfterFailedAcquire返回true，開始執行parkAndCheckInterrupt().
private final boolean parkAndCheckInterrupt() { //掛起當前線程 LockSupport.park(this); //返回線程中斷標志 return Thread.interrupted(); }