AQS源碼分析--jdk1.8

JDK1.8

ArrayList源碼分析--jdk1.8
LinkedList源碼分析--jdk1.8
HashMap源碼分析--jdk1.8
AQS源碼分析--jdk1.8
ReentrantLock源碼分析--jdk1.8

AbstractQueuedSynchronizer概述

??1. AQS是一個基于FIFO隊列，可以用于構(gòu)建鎖或者其他相關同步裝置的基礎框架。
??2. AQS提供了雙向鏈表。
??3. AQS分為共享模式和獨占模式。
??4.AQS基于volatile內(nèi)存可見性和CAS原子性操作實現(xiàn)線程間通信操作。

AbstractQueuedSynchronizer數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

??數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是集合的精華所在，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往也限制了集合的作用和側(cè)重點，了解各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是我們分析源碼的必經(jīng)之路。
??AQS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：雙向鏈表
??
??AQS實現(xiàn)共享資源的訪問控制基礎：
?? ??1.state字段，即同步器狀態(tài)字段。用于共享資源的訪問控制
?? ??2.CLH隊列，F(xiàn)IFO等待隊列，存放競爭失敗的線程。通常CLH隊列是一個自旋隊列，AQS以阻塞的方式實現(xiàn)
?? ??CLH隊列的使用：

CLH掃盲

自旋鎖
學習了解自旋鎖之前先回顧一下互斥鎖
互斥鎖
線程在獲取互斥鎖的時候，如果發(fā)現(xiàn)鎖已經(jīng)被其它線程占有，那么線程就會驚醒休眠，然后在適當?shù)臅r機（比如喚醒）在獲取鎖。
自旋鎖
那么自旋鎖顧名思義就是“自旋”。就是當一個線程在嘗試獲取鎖失敗之后，線程不會休眠或者掛起，而是一直在循環(huán)檢測鎖是否被其它線程釋放。
區(qū)別
互斥鎖就是開始開銷要大于自旋鎖。臨界區(qū)持鎖時間的大小并不會對互斥鎖的開銷造成影響，而自旋鎖是死循環(huán)檢測，加鎖全程消耗cpu，起始開銷雖然低于互斥鎖，但是隨著持鎖時間，加鎖的開銷是線性增長。
適用的情況
互斥鎖用于臨界區(qū)持鎖時間比較長的操作，比如下面這些情況都可以考慮

臨界區(qū)有IO操作
臨界區(qū)代碼復雜或者循環(huán)量大
臨界區(qū)競爭非常激烈
單核處理器
自旋鎖就主要用在臨界區(qū)持鎖時間非常短且CPU資源不緊張的情況下。當遞歸調(diào)用時有可能造成死鎖。
線程（節(jié)點）隊列
了解了自旋鎖之后，在學習ReentrantLock的時候，一個線程在等待鎖的時候會被封裝成一個Node節(jié)點，然后加入一個隊列中并檢測前一個節(jié)點是否是頭節(jié)點，并且嘗試獲取鎖，如果獲取鎖成功就返回，否則就阻塞。直到上一個節(jié)點釋放鎖并喚醒它。這樣看來似乎跟自旋沒什么掛鉤。這是因為AQS里面的CLH隊列是CLH隊列鎖的一種變形。先來了解一下CLH隊列鎖
CLH隊列鎖
CLH(Craig, Landin, and Hagersten locks): 是一個自旋鎖，能確保無饑餓性，提供先來先服務的公平性。
CLH鎖也是一種基于鏈表的可擴展、高性能、公平的自旋鎖，申請線程只在本地變量上自旋，它不斷輪詢前驅(qū)的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)前驅(qū)釋放了鎖就結(jié)束自旋。http://www.2cto.com/kf/201412/363574.html這篇文章中有比較詳細的圖解。
AQS中的CLH隊列
了解了自旋鎖與CLH隊列鎖之后，在學習AQS中的CLH隊列就比較簡單了。AQS中的CLH隊列主要是對CLH隊列鎖改動了兩個地方
1.節(jié)點結(jié)構(gòu)上做出改變。CLH隊列鎖的節(jié)點包含一個布爾類型locked的字段。如果要獲取鎖，就將這個locked設置為true。然后就不停的輪訓前驅(qū)節(jié)點的locked是否釋放了鎖（這個過程我們就叫做自旋）。AQS的CLH隊列在結(jié)構(gòu)上引入了頭節(jié)點，尾節(jié)點。并且擁有一個前節(jié)點與下一個節(jié)點的引用。
2.在等待獲取鎖的機制上由自旋改成了等待阻塞。
MCS
MSC與CLH最大的不同并不是鏈表是顯示還是隱式，而是線程自旋的規(guī)則不同:CLH是在前趨結(jié)點的locked域上自旋等待，而MSC是在自己的
結(jié)點的locked域上自旋等待。正因為如此，它解決了CLH在NUMA系統(tǒng)架構(gòu)中獲取locked域狀態(tài)內(nèi)存過遠的問題。

AbstractQueuedSynchronizer源碼分析

/*
  * 提供了一個基于FIFO隊列，可以用于構(gòu)建鎖或者其他相關同步裝置的基礎框架
 * 雙向鏈表
 */
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

   /**
     * 無參構(gòu)造方法
     */
    protected AbstractQueuedSynchronizer() { }
   /**
     * <pre>
     *      +------+  prev +-----+       +-----+
     * head |      | <---- |     | <---- |     |  tail
     *      +------+       +-----+       +-----+
     * </pre>
     */
    static final class Node {
        /** Marker to indicate a node is waiting in shared mode  模式，分為共享與獨占 共享模式 */
        static final Node SHARED = new Node();
        /** Marker to indicate a node is waiting in exclusive mode 獨占模式 */
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        /** waitStatus value to indicate thread has cancelled
         * 結(jié)點狀態(tài) 節(jié)點watiStatus的值
         * CANCELLED，值為1，終態(tài)，該節(jié)點被取消由于超時或中斷
         * SIGNAL，值為-1，表示當前節(jié)點的后繼節(jié)點包含的線程需要運行，也就是unpark，所以當前節(jié)點release或cancels時，必須unpark它的后繼節(jié)點
         * CONDITION，值為-2，表示當前節(jié)點在等待condition，也就是在condition隊列中 該節(jié)點處于條件隊列中，將不會被用于sync queue，直到節(jié)點狀態(tài)被設置為0
         * PROPAGATE，值為-3，表示當前場景下后續(xù)的acquireShared能夠得以執(zhí)行releaseShared應該被傳播到其他節(jié)點
         * 值為0，表示當前節(jié)點在sync隊列中，等待著獲取鎖
         * */
        static final int CANCELLED =  1;
        /** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking */
        static final int SIGNAL    = -1;
        /** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition */
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        static final int PROPAGATE = -3;

        /**
         * Status field, taking on only the values:
         *   SIGNAL:     The successor of this node is (or will soon be)
         *               blocked (via park), so the current node must
         *               unpark its successor when it releases or
         *               cancels. To avoid races, acquire methods must
         *               first indicate they need a signal,
         *               then retry the atomic acquire, and then,
         *               on failure, block.
         *   CANCELLED:  This node is cancelled due to timeout or interrupt.
         *               Nodes never leave this state. In particular,
         *               a thread with cancelled node never again blocks.
         *   CONDITION:  This node is currently on a condition queue.
         *               It will not be used as a sync queue node
         *               until transferred, at which time the status
         *               will be set to 0. (Use of this value here has
         *               nothing to do with the other uses of the
         *               field, but simplifies mechanics.)
         *   PROPAGATE:  A releaseShared should be propagated to other
         *               nodes. This is set (for head node only) in
         *               doReleaseShared to ensure propagation
         *               continues, even if other operations have
         *               since intervened.
         *   0:          None of the above
         * 結(jié)點狀態(tài)
         */
        volatile int waitStatus;

        /**
         * 前驅(qū)結(jié)點
         */
        volatile Node prev;

        /**
         * 后繼結(jié)點
         */
        volatile Node next;

        /**
         * 結(jié)點所對應的線程
         */
        volatile Thread thread;

        /**
         * 下一個等待者
         */
        Node nextWaiter;

        /**
         * 結(jié)點是否在共享模式下等待
         */
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        /**
         * 獲取前驅(qū)結(jié)點，若前驅(qū)結(jié)點為空，拋出異常
         */
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            // 保存前驅(qū)結(jié)點
            Node p = prev;
            if (p == null) // 前驅(qū)結(jié)點為空，拋出異常
                throw new NullPointerException();
            else // 前驅(qū)結(jié)點不為空，返回
                return p;
        }

        // 無參構(gòu)造函數(shù)
        Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
        }
        // 構(gòu)造函數(shù)
        Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }
        // 構(gòu)造函數(shù)
        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

    /**
     * CLH隊列中頭結(jié)點
     */
    private transient volatile Node head;

    /**
     * CLH隊列中尾結(jié)點
     */
    private transient volatile Node tail;

    /**
     * 同步狀態(tài)
     * 多線程同步獲取資源成功，則state字段會自增；若有線程釋放資源，則state字段自減。
     * 信號量  記錄該線程持有鎖的次數(shù)。 該線程每次釋放所 信號量 -1。 信號量為零 代表 鎖被真正釋放
     */
    private volatile int state;

    /**
     * @return current state value
     */
    protected final int getState() {
        return state;
    }

    /**
     * @param newState the new state value
     */
    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

    /**
     * 使用unsafe的cas比較并且交換，保證原子性
     */
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

AbstractQueuedSynchronizer繼承和實現(xiàn)分析

?? AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer。
?? 1. AbstractOwnableSynchronizer是一個抽象類一個同步器，它可能由線程獨占。該類為創(chuàng)建可能包含所有權(quán)概念的鎖和相關同步器提供了基礎，但是，子類和工具可以使用適當維護的值來幫助控制和監(jiān)視訪問并提供診斷，實現(xiàn)了Serializable接口，定義了獨占模式，設置和獲取獨占模式下的線程Thread信息。
?? 2.AbstractOwnableSynchronizer實現(xiàn)了Serializable接口。
?? ??1)Serializable接口，序列化接口，表明該類可以被序列化，什么是序列化？簡單的說，就是能夠從類變成字節(jié)流傳輸，反序列化，就是從字節(jié)流變成原來的類。
?? 3. AbstractOwnableSynchronizer是一個抽象父類，子類有AbstractQueuedSynchronizer和AbstractQueuedLongSynchronizer，它們2個之間的區(qū)別就是異常將所有與狀態(tài)相關的參數(shù)和結(jié)果定義為long類型而不是int類型，在創(chuàng)建同步器（例如多級鎖和需要64位狀態(tài)的障礙）時，此類可能很有用。??

AbstractQueuedSynchronizer核心方法分析

1. acquire方法--獨占模式

?? ??1)acquire(int arg)；
?? ??以獨占模式獲取資源，如果獲取成功，直接返回，否則進去CLH等待隊列，通過自旋知道獲取到資源為止，過程中忽略線程中斷，獲取資源后才進行自我中斷(補上)，下面看源碼：

/**
 * AQS的獨占模式--互斥
 * tryAcquire()嘗試直接去獲取資源，如果成功則直接返回；
 * addWaiter()將該線程加入等待隊列的尾部，并標記為獨占模式；
 * acquireQueued()使線程在等待隊列中獲取資源，一直獲取到資源后才返回。如果在整個等待過程中被中斷過，則返回true，否則返回false。
 * 如果線程在等待過程中被中斷過，它是不響應的。只是獲取資源后才再進行自我中斷selfInterrupt()，將中斷補上。
 */
public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) && // 再次嘗試上鎖 回到了  NonfairSync.tryAcquire 方法， tryAcquire 調(diào)用了 Sync.nonfairTryAcquire方法
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) // 鏈表尾部添加節(jié)點 為獨占模式
        selfInterrupt();
}

?? ??2)boolean tryAcquire(int arg)；
?? ??嘗試以獨占的方式獲取資源，成功true，失敗false，該方法可以用于實現(xiàn)Lock中的tryLock()方法。

/**
 * tryAcquire嘗試以獨占的方式獲取資源，如果獲取成功，則直接返回true，否則直接返回false。該方法可以用于實現(xiàn)Lock中的tryLock()方法。
 * 該方法的默認實現(xiàn)是拋出UnsupportedOperationException，具體實現(xiàn)由自定義的擴展了AQS的同步類來實現(xiàn)。AQS在這里只負責定義了一個公共的方法框架。
 * 這里之所以沒有定義成abstract，是因為獨占模式下只用實現(xiàn)tryAcquire-tryRelease，而共享模式下只用實現(xiàn)tryAcquireShared-tryReleaseShared。
 * 如果都定義成abstract，那么每個模式也要去實現(xiàn)另一模式下的接口
 * 由子類選擇性實現(xiàn)
 */
protected boolean tryAcquire(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

?? ??3)Node addWaiter(Node mode)；
?? ??將一個Node節(jié)點放入到CLH隊列的隊尾。

/**
 * 將一個Node節(jié)點放入到CLH隊列的隊尾。
 * 第一步：首先將oldTail賦值給newNode.prev：node.prev = pred, 把當前tail節(jié)點賦值到mode新節(jié)點的prev前一個,
 * 第二步：將tail賦值給newNode：compareAndSetTail(pred, node) 把當前tail節(jié)點的內(nèi)存地址修改為(指向)新的mode節(jié)點，
 * 第三步：將oldTail的next指針指向newNode(即tail)：pred.next = node 把當前tail節(jié)點的next后一個賦值為新的mode節(jié)點(即tail)
 * 如果隊列為空，通過enq(node)方法初始化一個等待隊列，并返回當前節(jié)點
 */
private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
    //嘗試快速入隊，失敗則使用enq()方式
    Node pred = tail;
    if (pred != null) { // 列隊尾部不為空
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    // 列隊尾部為空 或者  CAS 操作失敗
    enq(node);
    return node;
}

?? ??4)boolean acquireQueued(final Node node, int arg)；
?? ??使線程在等待隊列中獲取資源，一直獲取到資源后才返回。如果在整個等待過程中被中斷過，則返回true，否則返回false。

/**
 * 若node節(jié)點的前繼節(jié)點是head節(jié)點，則會再次調(diào)用tryAcquire()獲取資源
 * 判斷當前節(jié)點的前繼節(jié)點是否為head節(jié)點。若是，則表示該節(jié)點有資格嘗試獲取共享資源。此處的head節(jié)點的判斷在一定程度上保證資源競爭的公平性
 * shouldParkAfterFailedAcquire()：判斷當前節(jié)點是否可以安全進入park()
 * parkAndCheckInterrupt()：讓線程進入等待
 * 用于隊列中的線程自旋地以獨占且不可中斷的方式獲取同步狀態(tài)（acquire），直到拿到鎖之后再返回。該方法的實現(xiàn)分成兩部分：
 * 如果當前節(jié)點已經(jīng)成為頭結(jié)點，嘗試獲取鎖（tryAcquire）成功，然后返回；否則檢查當前節(jié)點是否應該被park，然后將該線程park并且檢查當前線程是否被可以被中斷
 */
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    //標記是否成功拿到資源，默認false
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;//標記等待過程中是否被中斷過
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            // 判斷當前節(jié)點的 前驅(qū)節(jié)點 是否為隊列頭部  如果是 再次嘗試上鎖（如果頭部節(jié)點 已經(jīng)釋放鎖, 則使當前線程成為持有者 并且設置自己為 頭部。 同時釋放前驅(qū)節(jié)點）
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            //判斷當前節(jié)點是否可以進入park，若可以，讓線程進入等待
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        //如果獲取資源失敗，則取消
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

?? ??5)void selfInterrupt();
?? ??中斷當前線程

 /**
 * Convenience method to interrupt current thread.
 * 中斷當前線程
 */
static void selfInterrupt() {
    Thread.currentThread().interrupt();
}

?? ??6)Node enq(final Node node)；
?? ??將當前節(jié)點插入等待隊列

/**
 * 進行自旋入隊方式的enq()方法，基本和addWaiter()方法一致：
 * 用于將當前節(jié)點插入等待隊列，如果隊列為空，則初始化當前隊列。整個過程以CAS自旋的方式進行，直到成功加入隊尾為止
 */
private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize 必須初始化 尾部為空 嘗試構(gòu)建表結(jié)構(gòu)
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else { //尾部不為空 不斷嘗試  CAS 操作
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

?? ??7)boolean compareAndSetHead(Node update)；
?? ??通過原子(CAS)操作 改變上鎖狀態(tài)

/**
 * CAS head field. Used only by enq.
 * 通過原子操作 改變上鎖狀態(tài)
 * this == null
 * 第一個參數(shù)為需要改變的對象，第二個為偏移量(即之前求出來的valueOffset的值)，第三個參數(shù)為期待的值，第四個為更新后的值
 */
private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
    //調(diào)用本地方法 實現(xiàn)硬件級別的原子操作 cas
    return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
}

?? ??8)boolean parkAndCheckInterrupt()；
?? ??讓線程去休息，真正進入等待狀態(tài)
? ?

 /**
 * 該方法讓線程去休息，真正進入等待狀態(tài)。park()會讓當前線程進入waiting狀態(tài)。在此狀態(tài)下，有兩種途徑可以喚醒該線程：
 * 1）被unpark()；2）被interrupt()。需要注意的是，Thread.interrupted()會清除當前線程的中斷標記位
 */
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this); // 又是一個底層類 實現(xiàn)線程等待
    return Thread.interrupted();
}

?? ??9)boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)；
?? ??判斷當前節(jié)點中的線程，是否可以安全的進入park()。返回true,表示進程可以進入park

/**
 * 該方法的作用在于判斷當前節(jié)點中的線程，是否可以安全的進入park()。返回true,表示進程可以進入park。若前驅(qū)節(jié)點的waitStatus為SIGNAL，則表示當前節(jié)點可以安全的park()。
 */
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;
    //如果前驅(qū)節(jié)點的waitStatus為SIGNAL -1，則表示當前節(jié)點可以安全的park()
    if (ws == Node.SIGNAL)
        /*
         * This node has already set status asking a release
         * to signal it, so it can safely park.
         */
        return true;
    // waitStatus>0，即為CANCELLED狀態(tài)，此時當前節(jié)點需要找到狀態(tài)不為CANCELLED狀態(tài)的節(jié)點，將其設置為自己的前驅(qū)節(jié)點，并將新的前驅(qū)節(jié)點的next指向自己。
    // 注意，這樣做完之后，那些當前節(jié)點的waitStatus狀態(tài)為CANCELLED的前驅(qū)節(jié)點鏈，將成為孤鏈。但這個孤鏈仍然有指向原等待隊列的prev和next指針。只是原等待隊列中已經(jīng)沒有指向孤鏈的節(jié)點指針
    // 將前驅(qū)節(jié)點移出列隊
    if (ws > 0) {
        /*
         * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
         * indicate retry.
         */
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        /*
         * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
         * need a signal, but don't park yet.  Caller will need to
         * retry to make sure it cannot acquire before parking.
         */
        // 走到此處，表明前驅(qū)節(jié)點的狀態(tài)為0或PROPAGATE。此時可以將前驅(qū)節(jié)點的waitStatus設置為SIGNAL狀態(tài)
        // 注意：這里仍然要返回false，表明當前節(jié)點不能被park。我們需要在park之前，重試確認該節(jié)點不能獲取到資源
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}       

2. acquireShared方法--共享模式

?? ??1)acquireShared(int arg)；
?? ??以共享模式獲取資源，如果獲取成功，直接返回，否則進去CLH等待隊列，通過自旋知道獲取到資源為止，過程中忽略線程中斷，獲取資源后才進行自我中斷(補上)，下面看源碼：

/**
 *  aqs的共享模式
 *  獲取指定量的資源，獲取成功則直接返回，獲取失敗則進入等待隊列，直到獲取到資源為止，整個過程忽略中斷
 */
public final void acquireShared(int arg) {
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}

?? ??2)int tryAcquireShared(int arg)；
?? ??嘗試以共享的方式獲取資源，成功true，失敗false，該方法可以用于實現(xiàn)Lock中的tryLock()方法。

/**
 * tryAcquireShared嘗試以共享的方式獲取資源，如果獲取成功，則直接返回true，否則直接返回false。該方法可以用于實現(xiàn)Lock中的tryLock()方法。
 * 該方法的默認實現(xiàn)是拋出UnsupportedOperationException，具體實現(xiàn)由自定義的擴展了AQS的同步類來實現(xiàn)。AQS在這里只負責定義了一個公共的方法框架。
 * 這里之所以沒有定義成abstract，是因為獨占模式下只用實現(xiàn)tryAcquire-tryRelease，而共享模式下只用實現(xiàn)tryAcquireShared-tryReleaseShared。
 * 如果都定義成abstract，那么每個模式也要去實現(xiàn)另一模式下的接口
 */
protected int tryAcquireShared(int arg) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

?? ??3)doAcquireShared(int arg)；
?? ??將當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后才返回

/**
 * Acquires in shared uninterruptible mode.
 * @param arg the acquire argument
 * 將當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后才返回
 */
private void doAcquireShared(int arg) {
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                int r = tryAcquireShared(arg);
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted)
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

?? ??4)boolean parkAndCheckInterrupt()；
?? ??讓線程去休息，真正進入等待狀態(tài)

/**
 * 該方法讓線程去休息，真正進入等待狀態(tài)。park()會讓當前線程進入waiting狀態(tài)。在此狀態(tài)下，有兩種途徑可以喚醒該線程：
 * 1）被unpark()；2）被interrupt()。需要注意的是，Thread.interrupted()會清除當前線程的中斷標記位
 */
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    LockSupport.park(this); // 又是一個底層類 實現(xiàn)線程等待
    return Thread.interrupted();
}

?? ??5)cancelAcquire(Node node)；
?? ??取消節(jié)點

/**
 * 取消節(jié)點
 * 列隊等待中 拋出異常會調(diào)用此方法
 */
private void cancelAcquire(Node node) {
    // Ignore if node doesn't exist
    if (node == null)
        return;

    //找到適合的前繼節(jié)點，當前節(jié)點的waitStatus賦值為CANCELLED
    node.thread = null; // 釋放線程

    // Skip cancelled predecessors 前驅(qū)節(jié)點已被取消  重新定義前驅(qū)節(jié)點
    Node pred = node.prev;
    //若前繼節(jié)點是CANCELLED，則繼續(xù)找前繼節(jié)點，直至找到一個正常的前繼節(jié)點賦值給node，作為node的新前繼節(jié)點
    while (pred.waitStatus > 0)
        node.prev = pred = pred.prev;

    Node predNext = pred.next;

    node.waitStatus = Node.CANCELLED; // 取消當前線程 所屬的節(jié)點（標記為取消），  沒有使用 cas  因為 其他線程 不會干擾這里

    // If we are the tail, remove ourselves.
    //特殊情況：node==tail節(jié)點，將pred作為tail節(jié)點，然后將cancelledNodes節(jié)點鏈從CLH隊列剔除
    if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
        compareAndSetNext(pred, predNext, null);
    } else {
        // If successor needs signal, try to set pred's next-link
        // so it will get one. Otherwise wake it up to propagate.
        int ws;
        //正常情況：則將cancelledNodes節(jié)點鏈從CLH隊列剔除
        if (pred != head &&
            ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
             (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
            pred.thread != null) {
            Node next = node.next;
            if (next != null && next.waitStatus <= 0)
                compareAndSetNext(pred, predNext, next);
        } else {
            //特殊情況：如果node是head的后繼節(jié)點，則直接喚醒node的后繼節(jié)點 pred==head節(jié)點：嘗試調(diào)用unparkSuccessor(node)，嘗試喚醒當前節(jié)點的后繼節(jié)點
            unparkSuccessor(node);
        }

        node.next = node; // help GC
    }
}

?? ??6)unparkSuccessor(Node node)；
?? ??喚醒后繼節(jié)點

    /**
 * 喚醒后繼節(jié)點
 * 注意：如果當前節(jié)點的后繼節(jié)點為空，或者是被取消的節(jié)點。那就從tail節(jié)點逆向遍歷CLH隊列，直至找到一個距離當前節(jié)點node最近，且waitStatus<=0的節(jié)點，然后喚醒該節(jié)點
 */
private void unparkSuccessor(Node node) {
    /*
     * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
     * to clear in anticipation of signalling.  It is OK if this
     * fails or if status is changed by waiting thread.
     */
    int ws = node.waitStatus; //獲取頭結(jié)點的等待狀態(tài)
    if (ws < 0) //把該狀態(tài)設置成0
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

    /*
     * 若后繼節(jié)點不符合喚醒標準，則逆向遍歷CLH，直至找到一個距離當前節(jié)點node最近，且waitStatus<=0的節(jié)點
     */
    Node s = node.next; //找到后繼節(jié)點,喚醒后繼節(jié)點
    if (s == null || s.waitStatus > 0) { //很不巧，后繼節(jié)點，節(jié)點為null,或者被取消
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) //這里采用反向遍歷因為是雙向鏈表
            if (t.waitStatus <= 0) //找到實際未被取消的節(jié)點
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread); //喚醒節(jié)點
}

3. release方法--釋放資源

?? ??1)boolean release(int arg)；
?? ??獨占模式釋放資源

/**
 * 資源的釋放
 * 調(diào)用tryRelease方法進行釋放鎖
 * 釋放鎖成功后，獲取頭節(jié)點，接著喚醒后繼節(jié)點，調(diào)用unparkSuccessor方法
 */
public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

?? ??2)boolean tryRelease(int arg)；
?? ??獨占模式下嘗試釋放鎖，由子類選擇性實現(xiàn)

        protected boolean tryRelease(int arg) {
                throw new UnsupportedOperationException();
        }

?? ??3)boolean releaseShared(int arg)；
?? ??共享模式釋放資源

/**
 * Releases in shared mode.  Implemented by unblocking one or more
 * threads if {@link #tryReleaseShared} returns true.
 *
 * @param arg the release argument.  This value is conveyed to
 *        {@link #tryReleaseShared} but is otherwise uninterpreted
 *        and can represent anything you like.
 * @return the value returned from {@link #tryReleaseShared}
 */
public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

?? ??4)boolean tryReleaseShared(int arg)；
?? ??共享模式下嘗試釋放鎖，由子類選擇性實現(xiàn)

    protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
                throw new UnsupportedOperationException();
        }

?? ??5)int fullyRelease(Node node)；
?? ??使用當前節(jié)點狀態(tài)調(diào)用release,成功返回狀態(tài)，失敗跑出異常

/**
 * 使用當前節(jié)點狀態(tài)調(diào)用release,成功返回狀態(tài)，失敗跑出異常
 */
final int fullyRelease(Node node) {
    boolean failed = true;
    try {
        int savedState = getState();
        if (release(savedState)) {
            failed = false;
            return savedState;
        } else {
            throw new IllegalMonitorStateException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            node.waitStatus = Node.CANCELLED;
    }
}

4. CAS操作

 /**
 * Unsafe類實例
 */
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
/**  state內(nèi)存偏移地址 */
private static final long stateOffset;
/**  head內(nèi)存偏移地址 */
private static final long headOffset;
/** tail內(nèi)存偏移地址 */
private static final long tailOffset;
private static final long waitStatusOffset;
/** next內(nèi)存偏移地址 */
private static final long nextOffset;

//靜態(tài)初始化塊
static {
    try {
        // 獲取偏移量
        stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
        headOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
        tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
        waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
        nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
            (Node.class.getDeclaredField("next"));

    } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}

/**
 * CAS head field. Used only by enq.
 * 通過原子操作 改變上鎖狀態(tài)
 * this == null
 * 第一個參數(shù)為需要改變的對象，第二個為偏移量(即之前求出來的valueOffset的值)，第三個參數(shù)為期待的值，第四個為更新后的值
 */
private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
    //調(diào)用本地方法 實現(xiàn)硬件級別的原子操作 cas
    return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
}

/**
 * CAS tail field. Used only by enq.
 */
private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
    return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
}

/**
 * CAS waitStatus field of a node.
 */
private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node,
                                                     int expect,
                                                     int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset,
                                    expect, update);
}

/**
 * CAS next field of a node.
 */
private static final boolean compareAndSetNext(Node node,
                                               Node expect,
                                               Node update) {
    return unsafe.compareAndSwapObject(node, nextOffset, expect, update);
}

5. Condition條件隊列

內(nèi)部類ConditionObject，它實現(xiàn)了Condition接口，主要用于實現(xiàn)條件鎖。
ConditionObject中也維護了一個隊列，這個隊列主要用于等待條件的成立，當條件成立時，其它線程將signal這個隊列中的元素，將其移動到CLH的隊列中，等待占有鎖的線程釋放鎖后被喚醒。
Condition典型的運用場景是在BlockingQueue中的實現(xiàn)，當隊列為空時，獲取元素的線程阻塞在notEmpty條件上，一旦隊列中添加了一個元素，將通知notEmpty條件，將其隊列中的元素移動到AQS隊列中等待被喚醒。

/**
 * 構(gòu)造一個條件隊列，來等待條件是否為真
 */
public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {
    /** 版本號 */
    private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L;
    /** First node of condition queue. condition隊列的頭結(jié)點 */
    private transient Node firstWaiter;
    /** Last node of condition queue. condition隊列的尾結(jié)點 */
    private transient Node lastWaiter;

    /**
     * Creates a new {@code ConditionObject} instance.
     * 構(gòu)造函數(shù)
     */
    public ConditionObject() { }

    /**
     * Adds a new waiter to wait queue.
     * @return its new wait node
     * 添加新的waiter到wait隊列
     */
    private Node addConditionWaiter() {
        //保存尾結(jié)點
        Node t = lastWaiter;
        // If lastWaiter is cancelled, clean out. 尾結(jié)點不為空，并且尾結(jié)點的狀態(tài)不為CONDITION
        if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
            //清除狀態(tài)為CONDITION的結(jié)點
            unlinkCancelledWaiters();
            //將最后一個結(jié)點重新賦值給t
            t = lastWaiter;
        }
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
        if (t == null)
            firstWaiter = node;
        else
            t.nextWaiter = node;
        lastWaiter = node;
        return node;
    }

AQS總結(jié)

1）AQS分為獨占鎖和共享鎖。
2）AQS分為CLH自旋隊列和Condition條件隊列。
3）AQS是一個雙向鏈表，由state狀態(tài)控制。
4）AQS由volatile修飾保證多線程可見，采用CAS保證原子性。