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AQS介绍
AQS全称是AbstractQueuedSynchronizer，是一个形象队列同步器，JUC并发包中的大部分的并发工具类，都是基于AQS实现的，所以了解了AQS就算是四舍五入把握了JUC了（好一个四舍五入学习法）那么AQS到底有什么神奇之处呢？有什么特点呢？让咱们明天就来拔光它，一探到底！
- state：代表被抢占的锁的状态
- 队列：没有抢到锁的线程会包装成一个node节点寄存到一个双向链表中
AQS大略长这样，如图所示：
你说我轻易画的，我可不是轻易画的啊，我是有bear而来,来看下AQS根本属性的代码
那么这个Node节点又蕴含什么呢？来吧，展现。
那么咱们就能够把这个队列变的更具体一点
怎么忽然进去个exclusiveOwnerThread？还是保留以后取得锁的线程，哪里来的呢
还记得咱们AQS一开始继承了一个类吗
这个exclusiveOwnerThread就是它外面的属性
再次回顾总结一下，AQS属性如下：
- state：代表被抢占的锁的状态
- exclusiveOwnerThread：以后取得锁的线程
队列：没有抢到锁的线程会包装成一个node节点寄存到一个双向链表中
Node节点 ：
* thread: 以后node节点包装的线程 * waitStatus：以后节点的状态 * pre: 以后节点的前驱节点 * next: 以后节点的后继节点 * nextWaiter:示意以后节点对锁的模式，独占锁的话就是null,共享锁为Node()
好了，咱们对AQS大略是什么货色什么构造长什么样子有了个分明的认知，上面咱们间接上硬菜，从源码角度剖析下，AQS加锁，它这个构造到底是怎么变动的呢？
注：以下剖析的都是独占模式下的加锁
- 独占模式 : 锁只容许一个线程取得 NODE.EXCLUSIVE
- 共享模式 ：锁容许多个线程取得 NODE.SHARED
AQS加锁源码——acquire
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }乍一看这是什么啊，没关系，咱们能够把它画成流程图不便咱们了解，流程图如下
上面咱们来一个一个剖析，图文并茂，来吧宝贝儿。
AQS加锁源码——tryAcquire
protected boolean tryAcquire(int arg) { throw new UnsupportedOperationException(); }这是什么状况？怎么间接抛出了异样？其实这是由AQS子类重写的办法，就相似lock锁，由子类定义尝试获取锁的具体逻辑
咱们平时应用lock锁时往往如下 （若不想看lock锁怎么实现的能够间接跳转到下一节）
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); try{ //todo }finally { lock.unlock(); }咱们看下lock.lock()源码
public void lock() { sync.lock(); }这个sync又是什么呢，咱们来看下lock类的总体属性就好了
所以咱们来看下 默认非偏心锁的加锁实现
static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; final void lock() { //将state状态从0设为1 CAS形式 if (compareAndSetState(0, 1)) //如果设定胜利的话，则将以后线程（就是本人）设为占有锁的线程 setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else //设置失败的话，就以后线程没有抢到锁，而后进行AQS父类的这个办法 acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { //调用非偏心锁的办法 return nonfairTryAcquire(acquires); } }当初压力又来到了nonfairTryAcquire(acquires)这里
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { //取得以后线程 final Thread current = Thread.currentThread(); //取得以后锁的状态 int c = getState(); //如果锁的状态是0的话，就表明还没有线程获取到这个锁 if (c == 0) { //进行CAS操作，将锁的状态改为acquires，因为是可重入锁，所以这个数字可能是>0的数字 if (compareAndSetState(0, acquires)) { //将以后持有锁的线程设为本人 setExclusiveOwnerThread(current); //返回 获取锁胜利 return true; } }// 如果以后锁的状态不是0，判断以后获取锁的线程是不是本人，如果是的话 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { //则重入数加acquires （这里acquires是1） 1->2 3->4 这样 int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow 异样检测 throw new Error("Maximum lock count exceeded"); //将锁的状态设为以后值 setState(nextc); //返回获取锁胜利 return true; } //以后获取锁的线程不是本人，获取锁失败，返回 return false; }由此可见，回到方才的问题，AQS中的tryAcquire是由子类实现具体逻辑的
AQS加锁源码——addWaiter
如果咱们获取锁失败的话，就要把以后线程包装成一个Node节点，那么具体是怎么包装的呢，也须要化妆师经纪人吗？
咱们来看下源码就晓得了addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 这就代表增加的是独占模式的节点
private Node addWaiter(Node mode) { //将以后线程包装成一个Node节点 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); // 申明一个pred指针指向尾节点 Node pred = tail; //尾节点不为空 if (pred != null) { //将以后节点的前置指针指向pred node.prev = pred; //CAS操作将以后节点设为尾节点，tail指向以后节点 if (compareAndSetTail(pred, node)) { //pred下一节点指针指向以后节点 pred.next = node; //返回以后节点 （此时以后节点就曾经是尾节点） return node; } } //如果尾节点为空或者CAS操作失败 enq(node); return node; }其中node的构造函数是这样的
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter this.nextWaiter = mode; this.thread = thread; }咱们能够通过图解的办法来更直观的来看下addWaiter做了什么
由图可知，如果已经尾节点不为空的时候，node节点会退出到队列开端，那么如果已经尾节点为空或者CAS失败调用enq(node);会怎么样呢？
AQS加锁源码——enq
private Node enq(final Node node) { //死循环，直到有返回值 for (;;) { //申明一个t的指针指向tail Node t = tail; //如果尾巴节点为空 if (t == null) { // Must initialize //则CAS设置一个节点为头节点（头节点并没有包装线程！）这也是提早初始化头节点 if (compareAndSetHead(new Node())) //将尾指针指向头节点 tail = head; } else { //如果尾节点不为空，则阐明这是CAS失败 // 将node节点前驱节点指向t node.prev = t; //持续CAS操作将本人设为尾节点 if (compareAndSetTail(t, node)) { //将t的next指针指向本人 （此时本人真的是尾节点了） t.next = node; //返回本人节点的前置节点,队列的倒数第二个 return t; } } } }- 队列中的头节点，是提早初始化的，加锁时用到的时候才去输入话，并不是一开始就有这个头节点的
- 头节点并不保留任何线程
end 尾分叉
// 将node节点前驱节点指向t node.prev = t; 1 //持续CAS操作将本人设为尾节点 if (compareAndSetTail(t, node)) { 2 //将t的next指针指向本人 （此时本人真的是尾节点了） t.next = node; 3 //返回本人节点的前置节点,队列的倒数第二个 return t; }咱们留神到，enq函数有下面三行代码，3是在2执行胜利后才会执行的，因为咱们这个代码无时无刻都在并发执行，存在一种可能就是
1执行胜利，2执行失败（cas并发操作），3没有执行，所以就只有一个线程1,2,3都执行胜利，其余线程1执行胜利，2，3没有执行胜利，呈现尾分叉状况，如图所示
这些分叉失败的节点，在当前的循环中他们还会执行1，直总会指向新的尾节点，1，2，3这么执行，早晚会入队
AQS加锁源码——acquireQueued
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { // 是否有异样产生 boolean failed = true; try { //中断标记 boolean interrupted = false; //开始自旋，要么以后线程尝试去拿到锁，要么抛出异样 for (;;) { //取得以后节点的上一个节点 final Node p = node.predecessor(); //判断这个节点是不是头节点，如果是头节点则获取锁 if (p == head && tryAcquire(arg)) { //将此节点设为头节点 setHead(node); //原来的头节点出队 p.next = null; // help GC failed = false; //返回是否中断 return interrupted; } // 阐明p不是头节点 // 或者 // p是头节点然而获取锁失败 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) // 中断标记设为true interrupted = true; } } finally { //如果有异样产生的话 if (failed) //勾销以后线程竞争锁，将以后node节点状态设置为cancel cancelAcquire(node); } }其中有一行代码是setHead(node);
private void setHead(Node node) { head = node; node.thread = null; //将head节点的线程置为空 node.prev = null; }- 为什么要将头节点的线程置为空呢，是因为在
tryAcquire(arg)中就曾经记录了以后获取锁的线程了，在记录就多此一举了，咱们看前文中提到的nonfairTryAcquire(acquires)其中有一段代码
if (compareAndSetState(0, acquires)) { //将以后持有锁的线程设为本人 setExclusiveOwnerThread(current); //返回 获取锁胜利 return true; }可见 setExclusiveOwnerThread(current);就曾经记录了取得锁的线程了
咱们acquireQueued返回值是中断标记，true示意中断过，false示意没有中断过，还记得咱们一开始吗，回到最后的终点
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }如果返回了true,代表此线程有中断过，那么调用 selfInterrupt();办法，将以后线程中断一下
static void selfInterrupt() { Thread.currentThread().interrupt(); }AQS加锁源码——shouldParkAfterFailedAcquire
程序运行到这里就阐明
// 阐明p不是头节点// 或者// p是头节点然而获取锁失败if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) // 中断标记设为true interrupted = true;}咱们来剖析下shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)的源码外面到底做了什么？
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { //获取以后节点的前置节点的状态 int ws = pred.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) //如果是SIGNAL（-1）状态间接返回true,代表此节点能够挂起 //因为前置节点状态为SIGNAL在适当状态 会唤醒后继节点 return true; if (ws > 0) { //如果是cancelled do { //则从后往前依此跳过cancelled状态的节点 node.prev = pred = pred.prev; } while (pred.waitStatus > 0); //将找到的符合标准的节点的后置节点指向以后节点 pred.next = node; } else { //否则将前置节点期待状态设置为SIGNAL compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); } return false; }其中的node.prev = pred = pred.prev;能够看成
pred = pred.prev;node.prev = pred;可见一顿操作后，队列中跳过了节点状态为cancelled的节点
AQS加锁源码——parkAndCheckInterrupt
当shouldParkAfterFailedAcquire返回true时就代表容许以后线程挂起而后就执行 parkAndCheckInterrupt()这个函数
private final boolean parkAndCheckInterrupt() { // 挂起以后线程 线程卡在这里不再下执行，直到unpark唤醒 LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); }所以以后线程就被挂起啦
AQS加锁源码——cancelAcquire
咱们还记得前文中提到acquireQueued中的一段代码
try { } finally { if (failed) cancelAcquire(node); }这是抛出异样时解决节点的代码，上面来看下源代码
private void cancelAcquire(Node node) { //过滤掉有效节点 if (node == null) return; //以后节点线程置为空 node.thread = null; //获取以后节点的前一个节点 Node pred = node.prev; //跳过勾销的节点 while (pred.waitStatus > 0) node.prev = pred = pred.prev; //记录过滤后的节点的后置节点 Node predNext = pred.next; //将以后节点状态改为CANCELLED node.waitStatus = Node.CANCELLED; // 如果以后节点是tail尾节点 则将从后往前找到第一个非勾销状态的节点设为tail尾节点 if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) { //如果设置胜利，则tail节点前面的节点会被设置为null compareAndSetNext(pred, predNext, null); } else { int ws; //如果以后节点不是首节点的后置节点 if (pred != head && //并且 //如果前置节点的状态是SIGNAL ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL || //或者 //状态小于0 并且设置状态为SIGNAL胜利 (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) && //并且前置节点线程不为null时 pred.thread != null) { //记录下以后节点的后置节点 Node next = node.next; //如果后置节点不为空 并且后置节点的状态小于0 if (next != null && next.waitStatus <= 0) //把以后节点的前驱节点的后继指针指向以后节点的后继节点 compareAndSetNext(pred, predNext, next); } else { //唤醒以后节点的下一个节点 unparkSuccessor(node); } //将以后节点下一节点指向本人 node.next = node; // help GC } }看起来太简单了，不过没关系，咱们能够拆开看，其中有这一段代码
//以后节点线程置为空 node.thread = null; //获取以后节点的前一个节点 Node pred = node.prev; //跳过勾销的节点 while (pred.waitStatus > 0) node.prev = pred = pred.prev; //记录过滤后的节点的后置节点 Node predNext = pred.next; //将以后节点状态改为CANCELLED node.waitStatus = Node.CANCELLED;如图所示
通过while循环从后往前找到signal状态的节点，跳过两头cancelled状态的节点，同时将以后节点状态改为CANCELLED
咱们能够把这简单的判断条件转换成图来直观的看一下
- 以后节点是尾节点时,队列变成这样
- 以后节点是head后继节点
- 以后节点不是尾节点也不是头节点的后继节点（队列中的某个一般节点）
总结
太不容易了家人们，终于到了这里，咱们再来总结一下整体的流程
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }1.基于AQS实现的子类去实现tryAcquire尝试获取锁
2.如果获取锁失败，则把以后节点通过addWaiter办法包装成node节点插入队列
- 如果尾节点为空或者CAS操作失败则调用
enq办法保障胜利插入到队列，若节点为空则初始化头节点
3.acquireQueued办法，入队后的节点持续获取锁（此节点的前置节点是头节点）或者挂起
shouldParkAfterFailedAcquire判断节点是否应该挂起- 如果以后节点的前置节点是signal状态，则返回true,能够挂起
- 如果以后节点的前置节点是cancelled，则队列会从以后节点的前一个节点开始从后向前遍历跳过cacelled状态的节点，将以后节点和非cacelled状态的节点连接起来，返回false,不能够挂起
- 否则将前置节点期待状态设置为SIGNAL，返回false,不能够挂起
parkAndCheckInterrupt挂起以后线程cancelAcquire将以后节点状态改为cancelld
selfInterrupt();设置中断标记，将中断补上
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