# 一、前言

1. 什么是AQS （AbstractQueuedSynchronizer）翻译过来叫抽象同步队列，
      他是除synchronized以外的另一种同步机制 
2. Lock锁的实现 就依赖AQS  后期会写Lock锁的使用及原理
3. AQS的中心思想是：现场来了看一下共享资源是否空闲，如果共享资源空闲就上锁（修改状态位），等线程执行完业务代码就释放锁（状态位复位），其他线程来 如果共享资源有被上锁（状态位标志位占用），就进入等待队列监控状态位 一旦被复位  就去抢锁（争着修改状态位）
4. AQS 维护了一个FIFO双向队列 ,FIFO就是先进先出  双向就是有_pre _next 两个指向前后两个节点的属性 
![](http://img.blog.itpub.net/blog/2021/03/09/c7b0dfc99d4da0f5.png?x-oss-process=style/bb)

5. 总结一句话 3+4  ===》 state+双向队列

6. AOS 提供了2中方式获取锁资源 
   一种是：独占锁  如： ReentrantLock
   一种是：共享锁    如：CountDownLatch

# 二、DEMO

AQS 如果没有具体的实现类，DEMO是没有意义的 ， 我们先简单看一下里边常用的一些方法吧

#### 1.  排队的时候 我们喜欢偷瞟美女  ，所以我们先看NODE   他是AbstractQueuedSynchronizer的内部类，也就是平时排队的个体（有美女 有帅哥 ）

```java
   
       static final class Node {
           // 标记Node为共享模式 
           static final Node SHARED = new Node();
           // 标记Node为独占模式
           static final Node EXCLUSIVE = null;
   
           // waitStatus 的几种状态
           // 当前Node因为超时或中断被取消，进入该状态的节点不会再一次被阻塞
           static final int CANCELLED =  1;
           // node进入队列后 要确保前一个节点为SIGNAL 前一个节点释放的时候需要unpark进入队列的这个节点
           static final int SIGNAL    = -1;
           // 
           static final int CONDITION = -2;
           static final int PROPAGATE = -3;
           // 还有 默认0 无状态
   
         
           volatile int waitStatus;
   
           // 双向队列 指向前一个个Node
           volatile Node prev;
           // 双向队列 指向后一个Nodesss
           volatile Node next;
           // 当前等待线程 ！！ Node的心脏
           volatile Thread thread;
   
           //  指向下一个在同一个condition里等待的node
           // 或者一个特殊的值：SHARED
           //conditions队列仅仅只能是独占模式  如果是共享模式 我们会用一个特殊的值标记SHARED
           Node nextWaiter;
   
           // 是否是共享模式 
           final boolean isShared() {
               return nextWaiter == SHARED;
           }
   
           // 返回前一个Node
           final Node predecessor() throws NullPointerException {
               Node p = prev;
               if (p == null)
                   throw new NullPointerException();
               else
                   return p;
           }
   		// 初始化head 和 共享标记的时候用
           Node() {  
           }
   		// addWaiter用
           Node(Thread thread, Node mode) {    
               this.nextWaiter = mode;
               this.thread = thread;
           }
   		// Condition 用 
           Node(Thread thread, int waitStatus) {
               this.waitStatus = waitStatus;
               this.thread = thread;
           }
       }
   ```

#### 2. 排队的时候大家要试图去问问收银员  是否到自己了  这时候tryAcquire上场了（没有插队）

```java
    /**
        * Attempts to acquire in exclusive mode. This method should query
        * if the state of the object permits it to be acquired in the
        * exclusive mode, and if so to acquire it.
        * 尝试以独占锁模式去获取，他会查询state状态，如果允许他以独占锁模式获取 那就获取 
        * <p>This method is always invoked by the thread performing
        * acquire.  If this method reports failure, the acquire method
        * may queue the thread, if it is not already queued, until it is
        * signalled by a release from some other thread. This can be used
        * to implement method {@link Lock#tryLock()}.
        * 如果获取失败，会把当前线程放到队列里 直到这个线程被其他释放线程唤醒 
        * 也就是说你排队呢 拿着手机看抖音小媚媚  前边的人结账完了 回头叫你一声 
        * 嘿！别看了 结账了 
        * <p>The default
        * implementation throws {@link UnsupportedOperationException}.
        *
        * @param arg the acquire argument.
        * 这个值一般情况下都是1 
        * 
        * @return {@code true} if successful. Upon success, this object has
        *         been acquired.
        * 如果获取成功  返回true  
        */
       protected boolean tryAcquire(int arg) {
           throw new UnsupportedOperationException();
       }
   ```

什么鬼 ？ 就给我抛一个异常 ？  AQS只是一个思想，它的类里只有一个流程 没有具体实现 。

什么模式？ 是不是跟”模板方法“很像

我们找一个实现吧 ReentrantLock#FairSync#tryAcquire 看一下类图

![](http://img.blog.itpub.net/blog/2021/03/09/c4474f64fe6200ab.png?x-oss-process=style/bb)

```java
    /**
        * Sync object for fair locks
        */
       static final class FairSync extends Sync {
           private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
   		//锁方法  
           final void lock() {
               acquire(1);
           }
   
           /**
            * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
            * recursive call or no waiters or is first.
            * tryAcquire的公平版，只有是递归调用或者是waiters或者是first的是会后才给获取权限
            * 没有很懂：理解就是满足一定条件（公平）才可以获取锁
            */
           protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
               // 获取当前线程
               final Thread current = Thread.currentThread();
               // 获取状态 这个就是两个核心中的一个 : 状态位state
               // 这个直接调用的父类 AQS的getState()方法 
               // 继承的好处： 就是爸爸有的你也有 
               int c = getState();
               // 如果是0 那就是木有人占有 这时候准备修改状态 
               if (c == 0) {
                   // 1.hasQueuedPredecessors：  判断是否有其他线程比当前线程等待时间长 
                   // 2.compareAndSetState ： CAS 线程安全的 设置state状态 0->acquires 
                   // 
                   if (!hasQueuedPredecessors() &&
                       compareAndSetState(0, acquires)) {
                       // 设置独占线程为当前线程
                       setExclusiveOwnerThread(current);
                       return true;
                   }
               }
               // 如果state不等于0 看一下占用state的是不是当前线程
               else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                   // 如果当前线程占用state 那就是重入了 state总数就+acquires
                   int nextc = c + acquires;
                   if (nextc < 0)
                       throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                   setState(nextc);
                   return true;
               }
               // 如果没有获取 就返回false 
               return false;
           }
       }
   ```

#### 3. tryAcquire是获取锁 也就是去看看能不能到自己呢

比如你去逛街买烧饼，烧饼摊前排起了长龙，你后边看了一眼，轮不到自己，那怎么办 ？

为了爱吃烧饼的女朋友，当然是需要排队了

AbstractQueuedSynchronizer#acquire

```java
   /**
        * Acquires in exclusive mode, ignoring interrupts. 
        *  申请独占锁，忽略中断
        * Implemented  by invoking at least once {@link #tryAcquire},
        * returning on success. 
        * Otherwise the thread is queued, possibly
        * repeatedly blocking and unblocking, invoking {@link
        * #tryAcquire} until success. 
        * 至少调用一次tryAcquire ，如果成功就得了，不成功就把当前线程放到等待队列里 
        * 核心2：双向等待队列出现了
        */
       public final void acquire(int arg) {
           // tryAcquire 看2例子
           // addWaiter(独占方式加入队列) AQS 方法 
           // acquireQueued 这是一个死循环动作， 直到获取锁 也就是买到烧饼
           if (!tryAcquire(arg) &&
               acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
               selfInterrupt();
       }
```

AbstractQueuedSynchronizer#addWaiter

```java
   	/**
        * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
        * 你排队了，需要把你包装一下 因为你不再是你，你成了队伍中的一员
        * 现实中可能会给你一个号码 或者给你一个宣传单 或者先给你点儿小吃吃着 
        * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
        * @return the new node
        */
       private Node addWaiter(Node mode) {
           // 包装
           Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
           // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
           // 获取队列尾部元素 
           Node pred = tail; 
           // 如果尾部元素不是null 那就追加  
           // 下边这个过程 就是队列尾部cas方式追加新元素 tail指向新元素 
           if (pred != null) {X
               // 当前插入的node的前一个node设置为tail 
               node.prev = pred;
               // cas把tail设置为刚添加的元素 
               if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                   // 老tail 的下一个元素 指向新node 
                   pred.next = node;
                   return node;
               }
           }
           // 如果是null 那就一般情况下是需要初始化队列  
           enq(node);
           return node;
       }
   
   	/**
        * Inserts node into queue, initializing if necessary
        * 插入node到队列，如果有必要，会进行队列初始化
        * @param node the node to insert
        * @return node's predecessor
        */
       private Node enq(final Node node) {
           // 死等 直到成功为止
           for (;;) {
               Node t = tail;
               // 如果是null 初始化 
               if (t == null) {
                   // 设置一个新Node为head 并且tail也指向这个node 
                   if (compareAndSetHead(new Node()))
                       tail = head;
               } else {
                   // 设置node上一个元素为t（刚添加的空node）
                   node.prev = t;
                   // cas设置tail为node (来排队的人)
                   if (compareAndSetTail(t, node)) {
                       t.next = node;
                       return t;
                   }
               }
           }
       }
```

```java
        /**
        * Acquires in exclusive uninterruptible mode for thread already in
        * queue. Used by condition wait methods as well as acquire.
        * 在queue中的线程以独占并且不中断模式申请锁
        * @param node the node
        * @param arg the acquire argument
        * @return {@code true} if interrupted while waiting
        */
       final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
           boolean failed = true;
           try {
               // 中断设置为false 
               boolean interrupted = false;
               for (;;) {
                   //获取当前Node的前一个Node 
                   final Node p = node.predecessor();
                   // 如果前一个Node是head，该小强买了 来1个烧饼
                   if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                       // 设置小强为head 这样他的下一个人就知道可以轮到他了
                       setHead(node);
                       // 加快gc
                       p.next = null; // help GC
                       failed = false;
                       return interrupted;
                   }
                   // 如果没有获取 接着来 
                   //1. shouldParkAfterFailedAcquire 检查状态  如果状态合适就park
                   //2. parkAndCheckInterrupt 稍等片刻
                   //3. 等着被unpark吧 坐等前边人买完了叫你 
                   if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                       parkAndCheckInterrupt())
                       interrupted = true;
               }
           } finally {
               // 失败 因为某种异常结束了 但是没有获取成功 
               // 取消获取锁的这个资格 
               // 比如小月月肚子疼 那就让他走吧 没资格吃烧饼了
               // 这个方法就不看了 主要就是吧小月月的前一个人的next 设置为 小月月的后一个人
               // 然后把小月月的后一个人的prev设置为小月月的前一个人 
               // 类比：链表的删除操作 
               if (failed)
                   cancelAcquire(node);
           }
       }
   
   
   
    /**
        * Checks and updates status for a node that failed to acquire.
        * 检查并设置获取锁失败的node的状态  
        * Returns true if thread should block. This is the main signal
        * 如果node需要阻塞 返回true 
        * control in all acquire loops.  Requires that pred == node.prev.
        * 
        * @param pred  前一个节点
        * @param node  当前加入的节点
        * @return {@code true} 如果可以阻塞 返回true 
        */
       private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
           int ws = pred.waitStatus;
           // 
           if (ws == Node.SIGNAL)
               // SIGNAL 状态  可安全park 
               return true;
           if (ws > 0) {
               /*
                * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
                * indicate retry.
                * 状态大于0 那就是被取消了 需要往前找一个合法的node
                * 也就是下月月肚子疼要走了，需要让他前边的那个人的后一个人变成小月月后边的那个人
                * 类似于删除链表节点
                */
               do {
                   node.prev = pred = pred.prev;
               } while (pred.waitStatus > 0);
               // 将合法的node的next设置为当前node 
               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.
                */
               // 设置状态为 为SIGNAL 
               compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
           }
           return false;
       }
   
   
      /**
        * Convenience method to park and then check if interrupted
        * PARK 并检查是否是终端  
        * @return {@code true} if interrupted
        */
       private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
           // park 也是阻塞的一种 类比wait  
           LockSupport.park(this);
           // 需要看一下  park过程中有没有被中断
           return Thread.interrupted();
       }
```

#### 4. new Node() ->  tryAcquire ->tryRelease   小强-->排队买到饼-->走开通知下一个人买饼

```java
   
   /**
   	* Releases in exclusive mode.  Implemented by unblocking one or
        * more threads if {@link #tryRelease} returns true.
        * This method can be used to implement method {@link Lock#unlock}.
        *
        * @param arg the release argument.  This value is conveyed to
        *        {@link #tryRelease} but is otherwise uninterpreted and
        *        can represent anything you like.
        * @return the value returned from {@link #tryRelease}
        */
   public final boolean release(int arg) {
       if (tryRelease(arg)) {
           Node h = head;
           // 如果head不为空 并且waitStatus不是0 需要通知下一个Node
           // 买完了 告诉后边那个看抖音的人 该他买了
           if (h != null && h.waitStatus != 0)
               unparkSuccessor(h);
           return true;
       }
       return false;
   }
   
   protected final boolean tryRelease(int releases) {
        // state-需要释放的数量
        int c = getState() - releases;
        // 如果占有线程不是当前线程  抛异常  
        if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        // 
        boolean free = false;
        // 如果c ==0 也就是释放完了 lock lock release release 
        if (c == 0) {
            free = true;
            // 设置占有线程为null 
            setExclusiveOwnerThread(null);
        }
        // 设置状态位 == 0 
        setState(c);
        return free;
    }
   
    /**
        * Wakes up node's successor, if one exists.
        * 如果存在下一个Node的话 唤醒它   
        * @param node the node
        */
       private void unparkSuccessor(Node node) {
         
           // 先设置当前Node状态 为0  也就是说拜拜了 
           int ws = node.waitStatus;
           if (ws < 0)
               compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
   
           /*
            * Thread to unpark is held in successor, which is normally
            * just the next node.  But if cancelled or apparently null,
            * traverse backwards from tail to find the actual
            * non-cancelled successor.
            */
           // 循环找一个合法的next  
           // 小强买完了看看后那个人是不是合法 万一他是小月月，正闹肚子呢 已经取消了cancelled 
           // 那肯定不唤醒他 让他拉粑粑去吧  接着看下月月的下一个是否合法 直到找见一个合法的 叫他来买饼
           Node s = node.next;
           if (s == null || s.waitStatus > 0) {
               s = null;
               for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                   if (t.waitStatus <= 0)
                       s = t;
           }
           // 唤醒 unpark 
           if (s != null)
               LockSupport.unpark(s.thread);
       }
```

# 三、 假装学术讨论

1. 本来挺清楚，看了看代码，感觉进山了，那句话说的好：只缘身在此山中

来一个山的全貌：

![](http://img.blog.itpub.net/blog/2021/03/09/a31eb5f02272ac5d.png?x-oss-process=style/bb)

2. 我看完了觉得 其实也没几件事

（1） 尝试获取锁

（2）如果自己是第一个来 初始化列表  获取锁

（3） 如果自己不是第一个来 加入队列等待被叫

（4）被叫醒 执行操作

（5）操作执行完 释放锁 叫下一个人执行

**本文有很多图，如果不清楚的话，大家可以关注公众号：木子的昼夜**

发送"aqs"  即可获得高清图访问地址
	发送"路线" 即可获得本系列文章大纲 
	也可发送自己想问的问题给我，我会在看到的第一时间回复

**注意**： 以上文字 仅代表个人观点，仅供参考，如有问题还请指出，立即马上连滚带爬的从被窝里出来改正。

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