深入理解AQS Thread详解 Thread详解

前记

在看JUC中并发相关的源码时经常看到AQS的身影，这到底是个什么鬼？必须要一探究竟。

一. AQS背景了解

　　JUC包中的锁，包括：

Lock接口，ReadWriteLock接口，LockSupport阻塞原语，Condition条件,

AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer三个抽象类，

ReentrantLock独占锁，ReentrantReadWriteLock读写锁。

CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore也是通过AQS来实现的；

　　 AbstractQueuedSynchronizer类，简称为AQS,通过JUC的框架图可以看出AQS是整个JUC锁的最核心的一块。了解它的原理及实现非常有助于我们去深刻的理解JUC的各种锁的实现。

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以ReentrantLock为例

二.AQS涉及技术

模板方法：模板方法模式在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤的实现延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中某些步骤的具体实现。

CHL队列：CLH也是一种基于单向链表(隐式创建)的高性能、公平的自旋锁，申请加锁的线程只需要在其前驱节点的本地变量上自旋，从而极大地减少了不必要的处理器缓存同步的次数，降低了总线和内存的开销。AQS使用的是CHL的变种。

CAS操作：compare and swap技术，底层调用 Unsafe类

LockSupport类对线程的操作支持：LockSupport.park() 阻塞线程，LockSupport.unpark() 唤醒线程，底层调用 Unsafe类。

Unsafe类：Unsafe是Java中一个底层类，包含了很多基础的操作，比如数组操作、对象操作、内存操作、CAS操作、线程(park)操作、栅栏（Fence）操作，JUC包、一些三方框架都使用Unsafe类来保证并发安全。其中AQS中使用到 Unsafe线程操作.许可线程通过（park），或者让线程等待许可(unpark);Unsafe的CAS操作在Unsafe中包含compareAndSwapObject、compareAndSwapInt、compareAndSwapLong三个方法

了解以上技术背景对于理解AQS的原理非常有帮助，这里只简要概述，根据自身需要进行深入了解或者结合后续实际分析再进行理解。

三.简单认识AQS

　　通过大致浏览AQS的源码先进行简单的了解AQS框架

3.1 何为AQS？

1、AQS是一个抽象类，类名为AbstractQueuedSynchronizer，抽象的都是一些公用的方法属性，其自身是没有实现任何同步接口的；

2、AQS定义了同步器中获取锁和释放锁，目的来让自定义同步器组件来使用或重写；

3、纵观AQS的子类，绝大多数都是一个叫Sync的静态内部类来继承AQS类，通过重写AQS中的一些方法来实现自定义同步器；

4、AQS定义了两种资源共享方式：EXCLUSIVE( 独占式：每次仅有一个Thread能执行 )、SHARED( 共享式：多个线程可同时执行 )；

5、AQS维护了一个FIFO的CLH链表队列，且该队列不支持基于优先级的同步策略；

3.2 AQS的state关键词

1、private volatile int state：维护了一个volatile的int类型的state字段，该字段是实现AQS的核心关键词；

2、通过getState、setState、compareAndSetState方法类获取、设置更新state值；

3、该字段在不同的并发类中起着不同的纽带作用，下面会接着讲到state字段的一些应用场景；

3.3 Node的结构

Node，队列节点，每一个Node都持有了一个线程，对线程进行包装，方便操作。

我们需要特别关注一下其内部的五个属性：

static final class Node{ /*当前node对象的等待状态，注意该状态并不是描述当前对象而是描述下一个节点的状态， * 从而来决定是否唤醒下一个节点，该节点总共有四个取值： * a. CANCELLED = 1：因为超时或者中断，结点会被设置为取消状态，被取消状态的结点不应该去竞争锁， * 只能保持取消状态不变，不能转换为其他状态。处于这种状态的结点会被踢出队列，被GC回收； * b. SIGNAL = -1：表示这个结点的继任结点被阻塞了，到时需要通知它； * c. CONDITION = -2：表示这个结点在条件队列中，因为等待某个条件而被阻塞； * d. PROPAGATE = -3：使用在共享模式头结点有可能牌处于这种状态，表示锁的下一次获取可以无条件传播； * e. 0： None of the above，新结点会处于这种状态。 * * 非负值标识节点不需要被通知（唤醒）。 */ volatile int waitStatus; //当前节点的上一个节点，如果是头节点那么值为null volatile Node prev; //当前节点的下一个节点 volatile Node next; //与Node绑定的线程对象 volatile Thread thread; //下一个等待条件（Condition）的节点，由于Condition是独占模式，因此这里有一个简单的队列来描述Condition上的线程节点。  Node nextWaiter; }

3.4 Node的waitStatus关键词

1、正常默认的状态值为0；

2、对于释放操作的时候，前一个结点有唤醒后一个结点的任务；

3、当前结点的前置结点waitStatus > 0，则结点处于CANCELLED状态，应该需要踢出队列；

4、当前结点的前置结点waitStatus = 0，则需要将前置结点改为SIGNAL状态；

3.5CLH队列

1、队列模型：
      +------+ prev +------+ prev +------+
      |      | <---- |      | <---- |      |
head | Node | next | Node | next | Node | tail
      |      | ----> |      | ----> |      |
      +------+       +------+       +------+

2、链表结构，在头尾结点中，需要特别指出的是头结点是一个空对象结点，无任何意义，即傀儡结点；

3、每一个Node结点都维护了一个指向前驱的指针和指向后驱的指针，结点与结点之间相互关联构成链表；

4、入队在尾，出队在头，出队后需要激活该出队结点的后继结点，若后继结点为空或后继结点waitStatus>0，则从队尾向前遍历取waitStatus<0的触发阻塞唤醒；

3.6 state在AQS简单应用举例

1、CountDownLatch，简单大致意思为：A组线程等待另外B组线程，B组线程执行完了，A组线程才可以执行；
state初始化假设为N，后续每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。

2、ReentrantLock，简单大致意思为：独占式锁的类；
state初始化为0，表示未锁定状态，然后每lock()时调用tryAcquire()使state加1，
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；

3、Semaphore，简单大致意思为：A、B、C、D线程同时争抢资源，目前卡槽大小为2，若A、B正在执行且未执行完，那么C、D线程在门外等着，一旦A、B有1个执行完了，那么C、D就会竞争看谁先执行；
state初始值假设为N，后续每tryAcquire()一次，state会CAS减1，当state为0时其它线程处于等待状态，
直到state>0且<N后，进程又可以获取到锁进行各自操作了；

3.7常用重要的方法

1、protected boolean isHeldExclusively()
// 需要被子类实现的方法，调用该方法的线程是否持有独占锁，一般用到了condition的时候才需要实现此方法

2、protected boolean tryAcquire(int arg)
// 需要被子类实现的方法，独占方式尝试获取锁，获取锁成功后返回true，获取锁失败后返回false

3、protected boolean tryRelease(int arg)
   // 需要被子类实现的方法，独占方式尝试释放锁，释放锁成功后返回true，释放锁失败后返回false

4、protected int tryAcquireShared(int arg)
   // 需要被子类实现的方法，共享方式尝试获取锁，获取锁成功后返回正数1，获取锁失败后返回负数-1

5、protected boolean tryReleaseShared(int arg)
   // 需要被子类实现的方法，共享方式尝试释放锁，释放锁成功后返回正数1，释放锁失败后返回负数-1

6、final boolean acquireQueued(final Node node, int arg)
   // 对于进入队尾的结点，检测自己可以休息了，如果可以修改则进入SIGNAL状态且进入park()阻塞状态

7、private Node addWaiter(Node mode)
// 添加结点到链表队尾

8、private Node enq(final Node node)
// 如果addWaiter尝试添加队尾失败，则再次调用enq此方法自旋将结点加入队尾

9、private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)
// 检测结点状态，如果可以休息的话则设置waitStatus=SIGNAL并调用LockSupport.park休息；

10、private void unparkSuccessor(Node node)
// 释放锁时，该方法需要负责唤醒后继节点

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，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true，否则返回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。

3.8设计与实现伪代码

1、获取独占锁：
    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

   acquire{
       如果尝试获取独占锁失败的话( 尝试获取独占锁的各种方式由AQS的子类实现 )，
       那么就新增独占锁结点通过自旋操作加入到队列中，并且根据结点中的waitStatus来决定是否调用LockSupport.park进行休息
   }


2、释放独占锁：
    public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

   release{
       如果尝试释放独占锁成功的话( 尝试释放独占锁的各种方式由AQS的子类实现 )，
       那么取出头结点并根据结点waitStatus来决定是否有义务唤醒其后继结点
   }

3、获取共享锁：
    public final void acquireShared(int arg) {
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            doAcquireShared(arg);
    }

   acquireShared{
       如果尝试获取共享锁失败的话( 尝试获取共享锁的各种方式由AQS的子类实现 )，
       那么新增共享锁结点通过自旋操作加入到队尾中，并且根据结点中的waitStatus来决定是否调用LockSupport.park进行休息
   }

4、释放共享锁：
    public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

   releaseShared{
       如果尝试释放共享锁失败的话( 尝试释放共享锁的各种方式由AQS的子类实现 )，
       那么通过自旋操作唤完成阻塞线程的唤起操作
   }

四.AQS源码分析

　本节开始讲解AQS的源码实现。依照acquire-release、acquireShared-releaseShared的次序来。

4.1 acquire(int)

　　此方法是独占模式下线程获取共享资源的顶层入口。如果获取到资源，线程直接返回，否则进入等待队列，直到获取到资源为止，且整个过程忽略中断的影响。这也正是lock()的语义，当然不仅仅只限于lock()。获取到资源后，线程就可以去执行其临界区代码了。下面是acquire()的源码：

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

　　函数流程如下：

tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；
addWaiter()将该线程加入等待队列的尾部，并标记为独占模式；
acquireQueued()使线程在等待队列中获取资源，一直获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过，则返回true，否则返回false。
如果线程在等待过程中被中断过，它是不响应的。只是获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt()，将中断补上。

　　这时单凭这4个抽象的函数来看流程还有点朦胧，不要紧，看完接下来的分析后，你就会明白了。就像《大话西游》里唐僧说的：等你明白了舍生取义的道理，你自然会回来和我唱这首歌的。

4.2

tryAcquire(int)

　　此方法尝试去获取独占资源。如果获取成功，则直接返回true，否则直接返回false。这也正是tryLock()的语义，还是那句话，当然不仅仅只限于tryLock()。如下是tryAcquire()的源码：

1     protected boolean tryAcquire(int arg) {
2         throw new UnsupportedOperationException();
3     }

　　什么？直接throw异常？说好的功能呢？好吧，还记得概述里讲的AQS只是一个框架，具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现吗？就是这里了！！！AQS这里只定义了一个接口，具体资源的获取交由自定义同步器去实现了（通过state的get/set/CAS）！！！至于能不能重入，能不能加塞，那就看具体的自定义同步器怎么去设计了！！！当然，自定义同步器在进行资源访问时要考虑线程安全的影响。

　　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。说到底，Doug Lea还是站在咱们开发者的角度，尽量减少不必要的工作量。

4.3

addWaiter(Node)

　　此方法用于将当前线程加入到等待队列的队尾，并返回当前线程所在的结点。还是上源码吧：

1 private Node addWaiter(Node mode) { 2 //以给定模式构造结点。mode有两种：EXCLUSIVE（独占）和SHARED（共享） 3 Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); 4 5 //尝试快速方式直接放到队尾。 6 Node pred = tail; 7 if (pred != null) { 8 node.prev = pred; 9 if (compareAndSetTail(pred, node)) { 10 pred.next = node; 11 return node; 12 } 13 } 14 15 //上一步失败则通过enq入队。 16 enq(node); 17 return node; 18 }

不用再说了，直接看注释吧。这里我们说下Node。Node结点是对每一个访问同步代码的线程的封装，其包含了需要同步的线程本身以及线程的状态，如是否被阻塞，是否等待唤醒，是否已经被取消等。变量waitStatus则表示当前被封装成Node结点的等待状态，共有4种取值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE。

CANCELLED：值为1，在同步队列中等待的线程等待超时或被中断，需要从同步队列中取消该Node的结点，其结点的waitStatus为CANCELLED，即结束状态，进入该状态后的结点将不会再变化。
SIGNAL：值为-1，被标识为该等待唤醒状态的后继结点，当其前继结点的线程释放了同步锁或被取消，将会通知该后继结点的线程执行。说白了，就是处于唤醒状态，只要前继结点释放锁，就会通知标识为SIGNAL状态的后继结点的线程执行。
CONDITION：值为-2，与Condition相关，该标识的结点处于等待队列中，结点的线程等待在Condition上，当其他线程调用了Condition的signal()方法后，CONDITION状态的结点将从等待队列转移到同步队列中，等待获取同步锁。
PROPAGATE：值为-3，与共享模式相关，在共享模式中，该状态标识结点的线程处于可运行状态。
0状态：值为0，代表初始化状态。

AQS在判断状态时，通过用waitStatus>0表示取消状态，而waitStatus<0表示有效状态。

4.4

enq(Node)

　　此方法用于将node加入队尾。源码如下：

 1 private Node enq(final Node node) {
 2     //CAS"自旋"，直到成功加入队尾
 3     for (;;) {
 4         Node t = tail;
 5         if (t == null) { // 队列为空，创建一个空的标志结点作为head结点，并将tail也指向它。
 6             if (compareAndSetHead(new Node()))
 7                 tail = head;
 8         } else {//正常流程，放入队尾
 9             node.prev = t;
10             if (compareAndSetTail(t, node)) {
11                 t.next = node;
12                 return t;
13             }
14         }
15     }
16 }

如果你看过AtomicInteger.getAndIncrement()函数源码，那么相信你一眼便看出这段代码的精华。CAS自旋volatile变量，是一种很经典的用法。还不太了解的，自己去百度一下吧。

4.5 acquireQueued(Node, int)

　　OK，通过tryAcquire()和addWaiter()，该线程获取资源失败，已经被放入等待队列尾部了。聪明的你立刻应该能想到该线程下一部该干什么了吧：进入等待状态休息，直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己，自己再拿到资源，然后就可以去干自己想干的事了。没错，就是这样！是不是跟医院排队拿号有点相似~~acquireQueued()就是干这件事：在等待队列中排队拿号（中间没其它事干可以休息），直到拿到号后再返回。这个函数非常关键，还是上源码吧：

 1 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
 2     boolean failed = true;//标记是否成功拿到资源
 3     try {
 4         boolean interrupted = false;//标记等待过程中是否被中断过
 5         
 6         //又是一个“自旋”！
 7         for (;;) {
 8             final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
 9             //如果前驱是head，即该结点已成老二，那么便有资格去尝试获取资源（可能是老大释放完资源唤醒自己的，当然也可能被interrupt了）。
10             if (p == head && tryAcquire(arg)) {
11                 setHead(node);//拿到资源后，将head指向该结点。所以head所指的标杆结点，就是当前获取到资源的那个结点或null。
12                 p.next = null; // setHead中node.prev已置为null，此处再将head.next置为null，就是为了方便GC回收以前的head结点。也就意味着之前拿完资源的结点出队了！
13                 failed = false;
14                 return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
15             }
16             
17             //如果自己可以休息了，就进入waiting状态，直到被unpark()
18             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
19                 parkAndCheckInterrupt())
20                 interrupted = true;//如果等待过程中被中断过，哪怕只有那么一次，就将interrupted标记为true
21         }
22     } finally {
23         if (failed)
24             cancelAcquire(node);
25     }
26 }

到这里了，我们先不急着总结acquireQueued()的函数流程，先看看shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()具体干些什么。

4.6 shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)

　　此方法主要用于检查状态，看看自己是否真的可以去休息了（进入waiting状态，如果线程状态转换不熟，可以参考本人上一篇写的Thread详解），万一队列前边的线程都放弃了只是瞎站着，那也说不定，对吧！

 1 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
 2     int ws = pred.waitStatus;//拿到前驱的状态
 3     if (ws == Node.SIGNAL)
 4         //如果已经告诉前驱拿完号后通知自己一下，那就可以安心休息了
 5         return true;
 6     if (ws > 0) {
 7         /*
 8          * 如果前驱放弃了，那就一直往前找，直到找到最近一个正常等待的状态，并排在它的后边。
 9          * 注意：那些放弃的结点，由于被自己“加塞”到它们前边，它们相当于形成一个无引用链，稍后就会被保安大叔赶走了(GC回收)！
10          */
11         do {
12             node.prev = pred = pred.prev;
13         } while (pred.waitStatus > 0);
14         pred.next = node;
15     } else {
16          //如果前驱正常，那就把前驱的状态设置成SIGNAL，告诉它拿完号后通知自己一下。有可能失败，人家说不定刚刚释放完呢！
17         compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
18     }
19     return false;
20 }

整个流程中，如果前驱结点的状态不是SIGNAL，那么自己就不能安心去休息，需要去找个安心的休息点，同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。

4.7 parkAndCheckInterrupt()

　　如果线程找好安全休息点后，那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息，真正进入等待状态。

1 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
2     LockSupport.park(this);//调用park()使线程进入waiting状态
3     return Thread.interrupted();//如果被唤醒，查看自己是不是被中断的。
4 }

　　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()。（再说一句，如果线程状态转换不熟，可以参考本人写的Thread详解）。需要注意的是，Thread.interrupted()会清除当前线程的中断标记位。

4.8 小结

　　OK，看了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()，现在让我们再回到acquireQueued()，总结下该函数的具体流程：

结点进入队尾后，检查状态，找到安全休息点；
调用park()进入waiting状态，等待unpark()或interrupt()唤醒自己；
被唤醒后，看自己是不是有资格能拿到号。如果拿到，head指向当前结点，并返回从入队到拿到号的整个过程中是否被中断过；如果没拿到，继续流程1。

4.9小结

　　OKOK，acquireQueued()分析完之后，我们接下来再回到acquire()！再贴上它的源码吧：

1 public final void acquire(int arg) {
2     if (!tryAcquire(arg) &&
3         acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4         selfInterrupt();
5 }

再来总结下它的流程吧：

调用自定义同步器的tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；
没成功，则addWaiter()将该线程加入等待队列的尾部，并标记为独占模式；
acquireQueued()使线程在等待队列中休息，有机会时（轮到自己，会被unpark()）会去尝试获取资源。获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过，则返回true，否则返回false。
如果线程在等待过程中被中断过，它是不响应的。只是获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt()，将中断补上。

由于此函数是重中之重，我再用流程图总结一下：

至此，acquire()的流程终于算是告一段落了。这也就是ReentrantLock.lock()的流程，不信你去看其lock()源码吧，整个函数就是一条acquire(1)！！！

4.10 release(int)

　　上一小节已经把acquire()说完了，这一小节就来讲讲它的反操作release()吧。此方法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。这也正是unlock()的语义，当然不仅仅只限于unlock()。下面是release()的源码：

1 public final boolean release(int arg) {
2     if (tryRelease(arg)) {
3         Node h = head;//找到头结点
4         if (h != null && h.waitStatus != 0)
5             unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
6         return true;
7     }
8     return false;
9 }

　　逻辑并不复杂。它调用tryRelease()来释放资源。有一点需要注意的是，它是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了！所以自定义同步器在设计tryRelease()的时候要明确这一点！！

4.11 tryRelease(int)

　　此方法尝试去释放指定量的资源。下面是tryRelease()的源码：

1 protected boolean tryRelease(int arg) {
2     throw new UnsupportedOperationException();
3 }

　　跟tryAcquire()一样，这个方法是需要独占模式的自定义同步器去实现的。正常来说，tryRelease()都会成功的，因为这是独占模式，该线程来释放资源，那么它肯定已经拿到独占资源了，直接减掉相应量的资源即可(state-=arg)，也不需要考虑线程安全的问题。但要注意它的返回值，上面已经提到了，release()是根据tryRelease()的返回值来判断该线程是否已经完成释放掉资源了！所以自义定同步器在实现时，如果已经彻底释放资源(state=0)，要返回true，否则返回false。

4.12 unparkSuccessor(Node)

　　此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。下面是源码：

 1 private void unparkSuccessor(Node node) {
 2     //这里，node一般为当前线程所在的结点。
 3     int ws = node.waitStatus;
 4     if (ws < 0)//置零当前线程所在的结点状态，允许失败。
 5         compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
 6 
 7     Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的结点s
 8     if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果为空或已取消
 9         s = null;
10         for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
11             if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出，<=0的结点，都是还有效的结点。
12                 s = t;
13     }
14     if (s != null)
15         LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
16 }

　　这个函数并不复杂。一句话概括：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，acquire()也返回了！！And then, DO what you WANT!

4.14 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。

4.15 acquireShared(int)

　　此方法是共享模式下线程获取共享资源的顶层入口。它会获取指定量的资源，获取成功则直接返回，获取失败则进入等待队列，直到获取到资源为止，整个过程忽略中断。下面是acquireShared()的源码：

1 public final void acquireShared(int arg) {
2     if (tryAcquireShared(arg) < 0)
3         doAcquireShared(arg);
4 }

　　这里tryAcquireShared()依然需要自定义同步器去实现。但是AQS已经把其返回值的语义定义好了：负值代表获取失败；0代表获取成功，但没有剩余资源；正数表示获取成功，还有剩余资源，其他线程还可以去获取。所以这里acquireShared()的流程就是：

1. tryAcquireShared()尝试获取资源，成功则直接返回；
2. 失败则通过doAcquireShared()进入等待队列，直到获取到资源为止才返回。

4.16 doAcquireShared(int)

　　此方法用于将当前线程加入等待队列尾部休息，直到其他线程释放资源唤醒自己，自己成功拿到相应量的资源后才返回。下面是doAcquireShared()的源码：

 1 private void doAcquireShared(int arg) {
 2     final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入队列尾部
 3     boolean failed = true;//是否成功标志
 4     try {
 5         boolean interrupted = false;//等待过程中是否被中断过的标志
 6         for (;;) {
 7             final Node p = node.predecessor();//前驱
 8             if (p == head) {//如果到head的下一个，因为head是拿到资源的线程，此时node被唤醒，很可能是head用完资源来唤醒自己的
 9                 int r = tryAcquireShared(arg);//尝试获取资源
10                 if (r >= 0) {//成功
11                     setHeadAndPropagate(node, r);//将head指向自己，还有剩余资源可以再唤醒之后的线程
12                     p.next = null; // help GC
13                     if (interrupted)//如果等待过程中被打断过，此时将中断补上。
14                         selfInterrupt();
15                     failed = false;
16                     return;
17                 }
18             }
19             
20             //判断状态，寻找安全点，进入waiting状态，等着被unpark()或interrupt()
21             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
22                 parkAndCheckInterrupt())
23                 interrupted = true;
24         }
25     } finally {
26         if (failed)
27             cancelAcquire(node);
28     }
29 }

　　有木有觉得跟acquireQueued()很相似？对，其实流程并没有太大区别。只不过这里将补中断的selfInterrupt()放到doAcquireShared()里了，而独占模式是放到acquireQueued()之外，其实都一样，不知道Doug Lea是怎么想的。

　　跟独占模式比，还有一点需要注意的是，这里只有线程是head.next时（“老二”），才会去尝试获取资源，有剩余的话还会唤醒之后的队友。那么问题就来了，假如老大用完后释放了5个资源，而老二需要6个，老三需要1个，老四需要2个。老大先唤醒老二，老二一看资源不够，他是把资源让给老三呢，还是不让？答案是否定的！老二会继续park()等待其他线程释放资源，也更不会去唤醒老三和老四了。独占模式，同一时刻只有一个线程去执行，这样做未尝不可；但共享模式下，多个线程是可以同时执行的，现在因为老二的资源需求量大，而把后面量小的老三和老四也都卡住了。当然，这并不是问题，只是AQS保证严格按照入队顺序唤醒罢了（保证公平，但降低了并发）。

4.17 setHeadAndPropagate(Node, int)

 1 private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
 2     Node h = head; 
 3     setHead(node);//head指向自己
 4      //如果还有剩余量，继续唤醒下一个邻居线程
 5     if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
 6         Node s = node.next;
 7         if (s == null || s.isShared())
 8             doReleaseShared();
 9     }
10 }

　　此方法在setHead()的基础上多了一步，就是自己苏醒的同时，如果条件符合（比如还有剩余资源），还会去唤醒后继结点，毕竟是共享模式！

　　doReleaseShared()我们留着下一小节的releaseShared()里来讲。

4.18 小结

　　OK，至此，acquireShared()也要告一段落了。让我们再梳理一下它的流程：

tryAcquireShared()尝试获取资源，成功则直接返回；
失败则通过doAcquireShared()进入等待队列park()，直到被unpark()/interrupt()并成功获取到资源才返回。整个等待过程也是忽略中断的。

　　其实跟acquire()的流程大同小异，只不过多了个自己拿到资源后，还会去唤醒后继队友的操作（这才是共享嘛）。

4.19 releaseShared()

　　上一小节已经把acquireShared()说完了，这一小节就来讲讲它的反操作releaseShared()吧。此方法是共享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，如果成功释放且允许唤醒等待线程，它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源。下面是releaseShared()的源码：

1 public final boolean releaseShared(int arg) {
2     if (tryReleaseShared(arg)) {//尝试释放资源
3         doReleaseShared();//唤醒后继结点
4         return true;
5     }
6     return false;
7 }

　　此方法的流程也比较简单，一句话：释放掉资源后，唤醒后继。跟独占模式下的release()相似，但有一点稍微需要注意：独占模式下的tryRelease()在完全释放掉资源（state=0）后，才会返回true去唤醒其他线程，这主要是基于独占下可重入的考量；而共享模式下的releaseShared()则没有这种要求，共享模式实质就是控制一定量的线程并发执行，那么拥有资源的线程在释放掉部分资源时就可以唤醒后继等待结点。例如，资源总量是13，A（5）和B（7）分别获取到资源并发运行，C（4）来时只剩1个资源就需要等待。A在运行过程中释放掉2个资源量，然后tryReleaseShared(2)返回true唤醒C，C一看只有3个仍不够继续等待；随后B又释放2个，tryReleaseShared(2)返回true唤醒C，C一看有5个够自己用了，然后C就可以跟A和B一起运行。而ReentrantReadWriteLock读锁的tryReleaseShared()只有在完全释放掉资源（state=0）才返回true，所以自定义同步器可以根据需要决定tryReleaseShared()的返回值。

4.20 doReleaseShared()

　　此方法主要用于唤醒后继。下面是它的源码：

 1 private void doReleaseShared() {
 2     for (;;) {
 3         Node h = head;
 4         if (h != null && h != tail) {
 5             int ws = h.waitStatus;
 6             if (ws == Node.SIGNAL) {
 7                 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
 8                     continue;
 9                 unparkSuccessor(h);//唤醒后继
10             }
11             else if (ws == 0 &&
12                      !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
13                 continue;
14         }
15         if (h == head)// head发生变化
16             break;
17     }
18 }

4.21 小结

　　本节我们详解了独占和共享两种模式下获取-释放资源(acquire-release、acquireShared-releaseShared)的源码，相信大家都有一定认识了。值得注意的是，acquire()和acquireShared()两种方法下，线程在等待队列中都是忽略中断的。AQS也支持响应中断的，acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()即是，这里相应的源码跟acquire()和acquireShared()差不多，这里就不再详解了。

五.AQS应用源码分析