一、概述

　　谈到并发，不得不谈ReentrantLock；而谈到ReentrantLock，不得不谈AbstractQueuedSynchronized（AQS）！

　　类如其名，抽象的队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch...。

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二、框架

它维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。这里volatile是核心关键词，具体volatile的语义，在此不述。state的访问方式有三种:

• getState()
• setState()
• compareAndSetState()

　　AQS定义两种资源共享方式：Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）和Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

　　不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

• isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
• tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。
• tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。
• tryAcquireShared(int)：共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0表示成功，但没有剩余可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。
• tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。

　　以ReentrantLock为例，state初始化为0，表示未锁定状态。A线程lock()时，会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后，其他线程再tryAcquire()时就会失败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前，A线程自己是可以重复获取此锁的（state会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证state是能回到零态的。

　　再以CountDownLatch以例，任务分为N个子线程去执行，state也初始化为N（注意N要与线程个数一致）。这N个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后countDown()一次，state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0)，会unpark()主调用线程，然后主调用线程就会从await()函数返回，继续后余动作。

　　一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式，如ReentrantReadWriteLock

三、源码解析

3.1acquire

3.1.1.acquire(int)

1.tryAcquire()尝试获取资源若成功直接返回

2.addWaiter()将该线程添加到队列尾部，并且表为独占模式。

3.acquireQueued()使线程在等待队列中获取，一直到获取资源后才返回。如果整个过程中被中断过则返回true，否则返回false

4.如果线程在等待中被中断过，并不会响应。只是会在获取资源后调用自身的selfInterrupt。

3.1.2.tryAcquire(int)

此方法尝试获取资源如果获取成功返回true，否则返回false。

可是源码中直接返回异常。为什么？

前面提到过AQS只是一个框架具体的实现应该交由自定义同步器去实现

这里之所以没有定义成abstract，是因为独占模式下只用实现tryAcquire-tryRelease，而共享模式下只用实现tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成abstract，那么每个模式也要去实现另一模式下的接口。

3.1.3.addWaiter(Node)

将当前线程放入队列尾,若放入失败则调用enq(Node)将node放入队尾，并返回当前线程所在的节点。

3.1.4.enq(Node)

4

3.1.5.acquireQueued()

1.failed = true //是否拿到前驱标志

2.获得队列前驱（node.predecessor()）

3.如果前驱是head则说明该节点为队列中的老二，有资格获取资源。

4.拿到资源后将head节点设为该节点，返回interrupt

5.如果该节点可以休息了，就进入waiting状态，直到被unpark()

6.如果等待过程被中断过，interrupet被设为true

3.1.6.shouldParkAfterFailedAcquire（）

步骤：

1.如果已经告诉前驱拿到资源后通知自己一下，那么久可以进入休息状态

2.如果前驱已经放弃就往前找，直到找到一个正常等待的节点，并排到他后面

3.如果前驱正常，就把前驱设为SIGNAL，告诉他拿完资源后通知自己。

3.1.7.arkAndCheckInterrupt()

park()会让当前线程进入waiting状态。在此状态下，有两种途径可以唤醒该线程：1）被unpark()；2）被interrupt()。

3.1.8acquire()总结

1.使用自定义同步器的tryAcquire去获取资源，如果得到了直接返回

2.addWaiter()加入等待队列尾部，并标记为独占模式

3.acquireQueued()使得线程加入等待队列中

4.如果线程在等待中被中断过则返回true。

该方法流程：

3.2release

3.2.1release(int)

1.如果释放成功（tryRelease()），找到头结点

2.唤醒等待队列里的下一个线程

3.2.2tryRelease(int)

与tryAcquire一样需要自定义同步器去实现

3.2.3unparkSuccessor(Node)

本方法用于唤醒等待队列中的下一个线程

用unpark()唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程，这里我们也用s来表示吧。此时，再和acquireQueued()联系起来，s被唤醒后，进入if (p == head && tryAcquire(arg))的判断（即使p!=head也没关系，它会再进入shouldParkAfterFailedAcquire()寻找一个安全点。这里既然s已经是等待队列中最前边的那个未放弃线程了，那么通过shouldParkAfterFailedAcquire()的调整，s也必然会跑到head的next结点，下一次自旋p==head就成立啦），然后s把自己设置成head标杆结点，表示自己已经获取到资源了

3.2.3小结

release()是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。它会释放指定量的资源，如果彻底释放了（即state=0）,它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。