AbstractQueuedSynchronizer 抽象队列同步器,简称 AQS 。是在 JUC 包下面一个非常重要的基础组件,JUC 包下面的并发锁 ReentrantLock CountDownLatch 等都是基于 AQS 实现的。所以想进一步研究锁的底层原理,非常有必要先了解 AQS 的原理。

介绍

先看下 AQS 的类图结构,以及源码注释,有一定的大概了解之后再从源码入手,一步一步研究它的底层原理。

aqs

“ 源码注释

提供了实现阻塞锁和相关同步器依靠先入先出(FIFO)等待队列(信号量,事件等)的框架。 此类中设计了一个对大多数基于 AQS 的同步器有用的原子变量来表示状态(state)。 子类必须定义 protected 方法来修改这个 state,并且定义 state 值在对象中的具体含义是 acquired 或 released。 考虑到这些,在这个类中的其他方法可以实现所有排队和阻塞机制。 子类可以保持其他状态字段,但只能使用方法 getState 、setState 和 compareAndSetState 以原子方式更新 state 。

子类应被定义为用于实现其封闭类的同步性能的非公共内部辅助类。 类AbstractQueuedSynchronizer没有实现任何同步接口。 相反,它定义了一些方法,如 acquireInterruptibly 可以通过具体的锁和相关同步器来调用适当履行其公共方法。

此类支持独占模式和共享模式。 在独占模式下,其他线程不能获取成功,共享模式下可以(但不一定)获取成功。 此类不“理解”,在机械意义上这些不同的是,当共享模式获取成功,则下一个等待的线程(如果存在)也必须确定它是否能够获取。 线程在不同模式下的等待共享相同的FIFO队列。 通常情况下,实现子类只支持其中一种模式,但同时使用两种模式也可以,例如ReadWriteLock 。 仅共享模式不需要定义支持未使用的模式的方法的子类。

这个类中定义了嵌套类 AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject ,可用于作为一个 Condition 由子类实现,并使用 isHeldExclusively 方法说明当前线程是否以独占方式进行,release()、 getState() acquire() 方法用于操作 state 原子变量。

此类提供检查和监视内部队列的方法,以及类似方法的条件对象。 根据需要进使用以用于它们的同步机制。

要使用这个类用作同步的基础上,需要重新定义以下方法,如使用,通过检查和或修改 getState 、setState 或 compareAndSetState 方法:

tryAcquire
tryRelease
tryAcquireShared
tryReleaseShared
isHeldExclusively

通过上面的注释可以得出大概的印象:

  1. 内部依靠先入先出(FIFO) 等待队列。
  2. 存在 state 表示状态信息。state 值只能用 getState 、setState 和 compareAndSetState 方法以原子方式更新。
  3. 支持独占模式和共享模式,但具体需要子类实现具体支持哪种模式。
  4. 嵌套 AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject 可以作为 Condition 由子类实现。
  5. 子类需要重新定义 tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared、tryReleaseShared、isHeldExclusively 方法。

队列节点 Node

node-1P32mR

Node节点,包含以下元素:

元素 含义
prev 上一个节点
next 下一个节点
thread 持有线程
waitStatus 节点状态
nextWaiter 下一个处于 CONDITION 状态的节点

组合成等待队列则如下:

node-fifo

下面是等待队列节点的 Node 属性:

static final class Node {
    // 节点正在共享模式下等待的标记
    static final Node SHARED = new Node();
    // 指示节点正在以独占模式等待的标记
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    // 指示线程已取消
    static final int CANCELLED =  1;
    // 指示后续线程需要唤醒
    static final int SIGNAL    = -1;
    // 指示线程正在等待条件
    static final int CONDITION = -2;
    // 指示下一次acquireShared应该无条件传播
    static final int PROPAGATE = -3;

    /**
     * 状态字段,仅使用以下值
     * SIGNAL -1 :当前节点释放或者取消时,必须 unpark 他的后续节点。
     * CANCELLED 1 :由于超时(timeout)或中断(interrupt),该节点被取消。节点永远不会离开此状态。特别是,具有取消节点的线程永远不会再次阻塞。
     * CONDITION -2 :该节点目前在条件队列。 但它不会被用作同步队列节点,直到转移,转移时的状态将被设置为 0 。
     * PROPAGATE -3 :releaseShared 应该被传播到其他节点。 
     * 0:都不是
     * 值以数字表示以简化使用,大多数时候可以检查符号(是否大于0)以简化使用
     */
    volatile int waitStatus;

    // 上一个节点
    volatile Node prev;

    // 下一个节点
    volatile Node next;

    // 节点持有线程
    volatile Thread thread;

    // 链接下一个等待条件节点,或特殊值共享
    Node nextWaiter;

    // 节点是否处于 共享状态 是, 返回 true
    final boolean isShared() {
        return nextWaiter == SHARED;
    }

    // 返回前一个节点, 使用时 前一个节点不能为空
    final Node predecessor() throws NullPointerException {
        Node p = prev;
        if (p == null)
            throw new NullPointerException();
        else
            return p;
    }

    Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
    }

    Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
        this.nextWaiter = mode;
        this.thread = thread;
    }

    Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
        this.waitStatus = waitStatus;
        this.thread = thread;
    }
}

在 Node 节点中需要重点关注 waitStatus

  1. 默认状态为 0;
  2. waitStatus > 0 (CANCELLED 1) 说明该节点超时或者中断了,需要从队列中移除;
  3. waitStatus = -1 SIGNAL 当前线程的前一个节点的状态为 SIGNAL,则当前线程需要阻塞(unpark);
  4. waitStatus = -2 CONDITION -2 :该节点目前在条件队列;
  5. waitStatus = -3 PROPAGATE -3 :releaseShared 应该被传播到其他节点,在共享锁模式下使用。

了解完 Node 的结构之后,再了解下 AQS 结构,并从常用方法入手,逐步了解具体实现逻辑。

AbstractQueuedSynchronizer

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements java.io.Serializable {

    // 等待队列的头,延迟初始化。 除了初始化,它是仅经由方法setHead修改。 注意:如果头存在,其waitStatus保证不会是 CANCELLED 状态
    private transient volatile Node head;

    // 等待队列的尾部,延迟初始化。 仅在修改通过方法ENQ添加新节点等待。
    private transient volatile Node tail;

    // 同步状态 
    private volatile int state;

    // 获取状态
    protected final int getState() {
        return state;
    }

    // 设置状态值
    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

    // 原子更新状态值
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

}

在 AQS 中主要参数为:

参数 含义
head 等待队列头
tail 等待队列尾
state 同步状态

通过注释了解到,在 AQS 里主要分为两种操作模式,分别是:独占模式、共享模式,下面分别从两个不同的角度去分析源码。

操作 含义
acquire 以独占模式获取,忽略中断。 通过调用至少一次实施tryAcquire ,在成功时返回。 否则,线程排队,可能重复查封和解封,调用tryAcquire直到成功为止。 这种方法可以用来实现方法Lock.lock 。
release 以独占模式释放。 通过疏通一个或多个线程,如果实现tryRelease返回true。 这种方法可以用来实现方法Lock.unlock 。
acquireShared 获取在共享模式下,忽略中断。 通过至少一次第一调用实现tryAcquireShared ,在成功时返回。 否则,线程排队,可能重复查封和解封,调用tryAcquireShared直到成功为止。
releaseShared 以共享模式释放。 通过疏通一个或多个线程,如果实现tryReleaseShared返回true。

无论是共享模式还是独占模式在这里面都会用到 addWaiter 方法,将当前线程及模式创建排队节点。

独占模式

获取独占资源 acquire

public final void acquire(int arg) {
    // tryAcquire 尝试获取 state,获取失败则会加入到队列
    if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

在独占模式下会尝试获取 state,当获取失败时会调用 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)。

  1. tryAcquire(arg),尝试获取 state 这块由子类自己实现,不同的子类逻辑不同,这块在介绍子类代码时会说明。
  2. 获取 state 失败后,会进行 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg),这块代码可以拆分为两块:addWaiter(Node.EXCLUSIVE),acquireQueued(node, arg)。
  3. addWaiter(Node.EXCLUSIVE) 返回的是当前新创建的节点。
  4. acquireQueued(node, arg) 线程获取锁失败,使用 addWaiter(Node.EXCLUSIVE) 放入等待队列,而 acquireQueued(node, arg) 使用循环,不断的为队列中的节点去尝试获取资源,直到获取成功或者被中断。

总结获取资源主要分为三步:

  1. 尝试获取资源
  2. 入队列
  3. 出队列

尝试获取资源 tryAcquire(arg),由子类实现,那下面则着手分别分析 入队列出队列

入队列:addWaiter(Node.EXCLUSIVE)

使用 addWaiter(Node.EXCLUSIVE) 方法将节点插入到队列中,步骤如下:

  1. 根据传入的模式创建节点
  2. 判断尾节点是否存在,不存在则需要使用 enq(node) 方法初始化节点,存在则直接尝试插入尾部。
  3. 尝试插入尾部时使用 CAS 插入,防止并发情况,如果插入失败,会调用 enq(node) 自旋直到插入。
private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    // 定位到队列末尾的 node
    Node pred = tail;
    if (pred != null) {
        // 新节点的上一个节点 指向尾节点
        node.prev = pred;
        // 使用 CAS 设置尾节点,tail 如果等于 pred 则更新为 node
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            // 更新成功则将 pred 的下一个节点指向 node
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    // 尾节点没有初始化,或竞争失败,自旋
    enq(node);
    return node;
}

/**
 * tailOffset 也就是成员变量 tail 的值
 * 此处相当于:比较 tail 的值和 expect 的值是否相等, 相等则更新为 update
 */
private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
    return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
}
private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
        return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
}

private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        // 尾节点为空 需要初始化头节点,此时头尾节点是一个
        if (t == null) { // Must initialize
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            // 不为空 循环赋值
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

看完代码和注释肯定还是有点模糊,现在用图一步一步进行说明。

因为根据初始尾节点是否为空分为两种情况,这里使用两幅图:

  1. 第一幅为第一次添加节点,此时 head 会延迟初始化;
  2. 第二幅图为已经存在队列,进行插入节点;
  3. 注意看代码,enq 方法返回的是之前的尾节点
  4. addWaiter 方法 返回的是当前插入的新创建的节点

aqs-addwaiter-1

cas-add-waiter-02

节点添加到队列之后,返回当前节点,而下一步则需要调用方法 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 不断的去获取资源。

出队列:acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)

方法会通过循环不断尝试获取拿到资源,直到成功。代码如下:


final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    // 是否拿到资源
    boolean failed = true;
    try {
        // 中断状态
        boolean interrupted = false;
        // 无限循环
        for (;;) {
            // 当前节点之前的节点
            final Node p = node.predecessor();
            // 前一个节点是头节点, 说明当前节点是 头节点的 next 即真实的第一个数据节点 (因为 head 是虚拟节点)
            // 然后再尝试获取资源
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                // 获取成功之后 将头指针指向当前节点
                setHead(node); 
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            // p 不是头节点, 或者 头节点未能获取到资源 (非公平情况下被别的节点抢占) 
            // 判断 node 是否要被阻塞,
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}
  1. 不断获取本节点的上一个节点是否为 head,因为 head 是虚拟节点,如果当前节点的上一个节点是 head 节点,则当前节点为 第一个数据节点
  2. 第一个数据节点不断的去获取资源,获取成功,则将 head 指向当前节点;
  3. 当前节点不是头节点,或者 tryAcquire(arg) 失败(失败可能是非公平锁)。这时候需要判断前一个节点状态决定当前节点是否要被阻塞(前一个节点状态是否为 SIGNAL)。
/**
 * 根据上一个节点的状态,判断当前线程是否应该被阻塞
 * SIGNAL -1 :当前节点释放或者取消时,必须 unpark 他的后续节点。
 * CANCELLED 1 :由于超时(timeout)或中断(interrupt),该节点被取消。节点永远不会离开此状态。特别是,具有取消节点的线程永远不会再次阻塞。
 * CONDITION -2 :该节点目前在条件队列。 但它不会被用作同步队列节点,直到转移,转移时的状态将被设置为 0 。
 * PROPAGATE -3 :releaseShared 应该被传播到其他节点。 
 * 0:都不是
 *
 */
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    // 前一个节点的等待状态
    int ws = pred.waitStatus;
    // 前一个节点需要 unpark 后续节点
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    // 当前节点处于取消状态
    if (ws > 0) {
        do {
            // 将取消的节点从队列中移除
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        // 设置前一个节点为 SIGNAL 状态
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

shouldParkAfterFailedAcquire 方法中,会判断前一个节点的状态,同时取消在队列中当前节点前面无效的节点。

aqs-acquire

再继续阅读 出队列 acquireQueued 方法,发现有一个 finally 会判断状态后执行 cancelAcquire(node); ,也就是上面流程图中下面的红色方块。

cancelAcquire(Node node)

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    // 是否拿到资源
    boolean failed = true;
    try {
        // 省略
        // 在 finally 会将当前节点置为取消状态
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}


private void cancelAcquire(Node node) {
    // 节点不存在 直接返回
    if (node == null)
        return;

    // 取消节点关联线程
    node.thread = null;

    //跳过已经取消的节点,获取当前节点之前的有效节点
    Node pred = node.prev;
    while (pred.waitStatus > 0)
        node.prev = pred = pred.prev;

    // 获取当前节点之前的有效节点的下一个节点
    Node predNext = pred.next;

    // 当前节点设置为取消
    node.waitStatus = Node.CANCELLED;

    // 当前节点如果是尾节点,则将最后一个有效节点设置为尾节点,并将 predNext 设置为空
    if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
        compareAndSetNext(pred, predNext, null);
    } else {
        int ws;
        // pred 不是头节点(node 的上一个有效节点 不是 head) && ( pred的状态是 SIGNAL ||  pred 的状态设置为 SIGNAL 成功 ) && pred 的绑定线程不为空
        if (pred != head && 
        ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL || (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) && 
        pred.thread != null) {
            // 当前节点的后继节点
            Node next = node.next;
            // 后继节点不为空 且 状态有效 将 pred 的 后继节点设置为 当前节点的后继节点
            if (next != null && next.waitStatus <= 0)
                compareAndSetNext(pred, predNext, next);
        } else {
            // node 的上一个有效节点 是 head, 或者其他情况 唤醒当前节点的下一个有效节点
            unparkSuccessor(node);
        }

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

private void unparkSuccessor(Node node) {

    // 判断当前节点状态
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)
        // 将节点状态更新为 0 
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

    // 下一个节点, 一般是下一个节点应该就是需要唤醒的节点,即颁发证书。
    Node s = node.next;
    // 大于 0  CANCELLED : 线程已取消
    // 但是有可能 后继节点 为空或者被取消了。
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {
        s = null;
        // 从尾节点开始遍历,直到定位到 t.waitStatus <= 0 的节点
        // 定位到后并不会停止,会继续执行,相当于找到最开始的那个需要唤醒的节点
        // t.waitStatus <= 0 : SIGNAL( -1 后续线程需要释放) 
        //                     CONDITION ( -2 线程正在等待条件) 
        //                     PROPAGATE ( -3 releaseShared 应该被传播到其他节点)
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0)
                s = t;
    }
    // 定位到需要唤醒的节点后 进行 unpark
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread);
}

流程分析:

  1. 找到当前节点的前一个非无效节点 pred;
  2. 当前节点如果是尾节点,则将最后一个有效节点设置为尾节点,并将 predNext 设置为空;
  3. pred 不是头节点 && ( pred的状态是 SIGNAL || pred 的状态设置为 SIGNAL 成功 ) && pred 的绑定线程不为空;
  4. 其他情况。

下面分别画图:

1-RD0LEx

2-PHY9bi

3-rOnnvu

Q: 通过图可以看出来,只操作了 next 指针,但是没有操作 prev 指针,这是为什么呢?

A:出队列:acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg) 方法中,shouldParkAfterFailedAcquire 方法会判断前一个节点的状态,同时取消在队列中当前节点前面无效的节点。这时候会移除之前的无效节点,此处也是为了防止指向一个已经被移除的节点。同时保证 prev 的稳定,有利于从 tail 开始遍历列表,这块在 unparkSuccessor(node); 中也可以看到是从后往前表里列表。

Q: unparkSuccessor(Node node) 为什么从后往前遍历?

A:

AQS-8IDBPX

addWaiter(Node.EXCLUSIVE) 插入新节点时,使用的是 尾插法,看红框部分,此时有可能还未指向next。

Q: node.next = node; 这块导致 head不是指向最新节点,链表不就断了么?
A: acquireQueued 方法介绍中,里面有个循环,会不断尝试获取资源,成功之后会设置为 head。并且在 shouldParkAfterFailedAcquire 中也会清除当前节点前的无效节点。

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

以独占模式释放。 通过释放一个或多个线程,如果实现tryRelease返回true。 这种方法可以用来实现方法Lock.unlock 。

  1. tryRelease(arg) 操作释放资源,同样是由子类实现,后面介绍子类时会进行说明。返回 true 说明资源现在已经没有线程持有了,其他节点可以尝试获取;
  2. 释放成功,且 head != null && h.waitStatus != 0, 会继续执行 unparkSuccessor(h);
  3. 这块会看到 只要 tryRelease(arg) 操作释放资源成功, 后面无论执行是否成功,都会返回 true,unparkSuccessor(h) 相当于只是附加操作。

共享模式

获取共享资源 acquireShared
public final void acquireShared(int arg) {
    // 小于 0 表示获取资源失败
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}

private void doAcquireShared(int arg) {
    // 添加到节点 此处是共享节点
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    // 根据是否拿到资源 判断是否需要取消
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            // 返回前一个节点
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                // 再次尝试获取共享资源
                int r = tryAcquireShared(arg);
                // 表示获取成功
                if (r >= 0) {
                    // 设置当前节点为头节点 并尝试唤醒后续节点
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    // 释放头节点 GC 会回收
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted)
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}
  1. tryAcquireShared(arg),尝试获取资源,这块由子类实现;
  2. 返回值分为 3 种:
    1. 小于 0: 表示失败;
    2. 等于 0: 表示共享模式获取资源成功,但后续的节点不能以共享模式获取成功;
    3. 大于 0: 表示共享模式获取资源成功,后续节点在共享模式获取也可能会成功,在这种情况下,后续等待线程必须检查可用性。
  3. 在失败后会使用 doAcquireShared(arg); 不断获取资源;
  4. final Node node = addWaiter(Node.SHARED); 同样会创建节点;
  5. 在循环中不断判断前一个节点如果是 head,则尝试获取资源;
  6. 在共享模式下获取到资源后会使用 setHeadAndPropagate(node, r); 设置头节点,同时唤醒后续节点。
设置头节点,并传播唤醒后续节点
// node 是当前节点
// propagate 是 前一步 tryAcquireShared 的返回值 进来时 >=0
// 大于 0: 表示共享模式获取资源成功,后续节点在共享模式获取也可能会成功,在这种情况下,后续等待线程必须检查可用性。
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    // 记录下当前头节点
    Node h = head; // Record old head for check below
    // 设置传入 node 为头节点
    setHead(node);
    // 判断条件,唤醒后续节点
    // propagate > 0 有后续资源
    // h == null 旧的头节点 因为前面 addWaiter, 肯定不会为空,应该是防止 h.waitStatus < 0 空指针的写法
    // (h = head) == null 当前的 头节点,再判断状态
    // waitStatus < 0 后续节点就需要被唤醒
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
        (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        Node s = node.next;
        // 后续节点为共享,则需要唤醒
        if (s == null || s.isShared())
            doReleaseShared();
    }
}
doReleaseShared() 释放共享资源

private void doReleaseShared() {
    // 循环
    for (;;) {
        // 从头开始
        Node h = head;
        // 判断队列是否为空,就是刚初始化
        if (h != null && h != tail) {
            int ws = h.waitStatus;
            // SIGNAL( -1 后续线程需要释放)
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                // 将等待状态更新为 0 如果失败,会循环
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;            // loop to recheck cases
                // 唤醒后续节点, 同时将当前节点设置为 取消
                unparkSuccessor(h);
            }
            // 如果状态是 0 则会更新状态为 PROPAGATE
            // PROPAGATE ( -3 releaseShared 应该被传播到其他节点)
            else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue;                // loop on failed CAS
        }
        // 判断头节点有没有变化,有变化 是因为竞争,别的线程获取到了锁,会继续循环
        // 没有变化直接结束
        if (h == head)                   // loop if head changed
            break;
    }
}
  1. 从头节点开始进行,如果 h != null && h != tail 说明队列不是空或者刚初始化;
  2. 节点状态为 SIGNAL( -1 )说明后续线程需要释放;
  3. 会更改当前节点状态,成功后唤醒后续节点,失败则继续循环;
  4. 节点状态如果是 0 则更新为 PROPAGATE,会将状态传播。
释放共享资源 releaseShared
public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        // 释放共享资源
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

以共享模式释放。 通过释放一个或多个线程,如果实现tryReleaseShared返回true。

总结

Q: AQS 到底是什么?
A: AQS 内部提供了一个先入先出(FIFO)双向等待队列,内部依靠 Node 实现,并提供了在独占模式共享模式下的出入队列的公共方法。而关于状态信息 state 的定义是由子类实现。tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared、tryReleaseShared等尝试获取资源操作都是由子类进行定义和实现的。而 AQS 中提供了子类获取资源之后的相关操作,包括节点 Node 的出入队列,自旋获取资源等等。

Q: AQS 获取资源失败后会如何操作?
A: 线程获取资源失败后,会放到等待队列中,在队列中会不断尝试获取资源(自旋),说明线程只是进入等待状态,后面还是可以再次获取资源的。

Q: AQS 等待队列的数据结构是什么?
A: CLH变体的先入先出(FIFO)双向等待队列。(CLH锁是一个自旋锁。能确保无饥饿性。提供先来先服务的公平性。是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁,申请线程仅仅在本地变量上自旋,它不断轮询前驱的状态,如果发现前驱释放了锁就结束自旋。)

Q: AQS 等待队列中的节点如何获取获取和释放资源的?
A: 可以看下独占模式中的讲述过程,通过代码梳理。

本文分别从 独占模式共享模式介绍的 AQS 基本逻辑,并通过源码和作图理解基本思路。但是并没有对需要子类实现的业务逻辑做介绍。这块会在后面介绍 ReentrantLockCountDownLatch 等子类的时候做介绍。