Java同步器之AQS源码分析
一、简介
AbstractQueuedSynchronizer(简称AQS)，抽象的队列式的同步器，是Java并发包实现的基类。
AQS用来构建锁和同步器的框架，使用AQS能简单且高效地构造出大量的应用广泛的同步器，如常用的ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、FutureTask等。
二、CLH队列锁
AQS是基于CLH(FIFO)的队列实现的，并且内部维护了一个状态变量state，通过原子更新这个状态变量state即可以实现加锁解锁操作。
CLH(Craig, Landin and Hagersten)队列是一个虚拟的双向队列(虚拟的双向队列即不存在队列实例，仅存在节点之间的关联关系)。AQS是将每条请求共享资源的线程封装成一个CLH锁队列的一个节点(Node)来实现锁的分配。
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。 - 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，如果释放后允许唤醒后续等待节点返回true，否则返回false。
举例：
ReentrantLock，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。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。CountDownLatch，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，继续后续动作。
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、源码分析
3.1 内部类
static final class Node {
// 标识一个节点是共享模式
static final Node SHARED = new Node();
// 标识一个节点是互斥模式
static final Node EXCLUSIVE = null;
// 标识线程已取消
static final int CANCELLED = 1;
// 标识后继节点需要唤醒
static final int SIGNAL = -1;
// 标识线程等待在一个条件上
static final int CONDITION = -2;
// 标识后面的共享锁需要无条件的传播(共享锁需要连续唤醒读的线程)
static final int PROPAGATE = -3;
// 当前节点保存的线程对应的等待状态
volatile int waitStatus;
// 前一个节点
volatile Node prev;
// 后一个节点
volatile Node next;
// 当前节点保存的线程
volatile Thread thread;
// 下一个等待在条件上的节点(Condition锁时使用)
Node nextWaiter;
// 是否是共享模式
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
// 获取前一个节点
final Node predecessor() throws NullPointerException {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
// 节点的构造方法
Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker
}
// 节点的构造方法
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
// 把共享模式还是互斥模式存储到nextWaiter这个字段里面了
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
// 节点的构造方法
Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
// 等待的状态，在Condition中使用
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
典型的双链表结构，节点中保存着当前线程、前一个节点、后一个节点以及线程的状态等信息。Node节点是对每一个等待获取资源的线程的封装，其包含了需要同步的线程本身及其等待状态，如是否被阻塞、是否等待唤醒、是否已经被取消等。
waitStatus表示当前Node节点的等待状态，共有以下5种：
CANCELLED(1)：表示当前节点已取消调度。当timeout或被中断(响应中断的情况下)，会触发变更为此状态，进入该状态后的节点将不会再变化。SIGNAL(-1)：表示后继节点在等待当前节点唤醒。后继节点入队时，会将前继节点的状态更新为SIGNAL。CONDITION(-2)：表示节点等待在Condition上，当其他线程调用了Condition的signal()方法后，CONDITION状态的节点将从等待队列转移到同步队列中，等待获取同步锁。PROPAGATE(-3)：共享模式下，前继节点不仅会唤醒其后继节点，同时也可能会唤醒后继的后继节点。0：新节点入队时的默认状态。
注意，负值表示节点处于有效等待状态，而正值表示节点已被取消。所以源码中很多地方用
>0、<0来判断节点的状态是否正常。
3.2 属性
// 队列的头节点
private transient volatile Node head;
// 队列的尾节点
private transient volatile Node tail;
// 控制加锁解锁的状态变量
private volatile int state;
定义了一个状态变量和一个队列，状态变量用来控制加锁解锁，队列用来放置等待的线程。
注意，这几个变量都要使用volatile关键字来修饰，因为是在多线程环境下操作，要保证它们的值修改之后对其它线程立即可见。
这几个变量的修改是直接使用的Unsafe这个类来操作的：
// 获取Unsafe类的实例，注意这种方式仅限于jdk自己使用，普通用户是无法这样调用的
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
// 状态变量state的偏移量
private static final long stateOffset;
// 头节点的偏移量
private static final long headOffset;
// 尾节点的偏移量
private static final long tailOffset;
// 等待状态的偏移量(Node的属性)
private static final long waitStatusOffset;
// 下一个节点的偏移量(Node的属性)
private static final long nextOffset;
static {
try {
// 获取state的偏移量
stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
// 获取head的偏移量
headOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
// 获取tail的偏移量
tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
// 获取waitStatus的偏移量
waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
(Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
// 获取next的偏移量
nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
(Node.class.getDeclaredField("next"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
// 调用Unsafe的方法原子更新state
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}
3.3 acquire
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。
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(这里体现了非公平锁，每个线程获取锁时会尝试直接抢占加塞一次，而CLH队列中可能还有别的线程在等待)；addWaiter()将该线程加入等待队列的尾部，并标记为独占模式；acquireQueued()使线程阻塞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。
3.3.1 tryAcquire
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()。
protected boolean tryAcquire(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
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。
为什么不直接定义成抽象方法呢？
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。说到底还是尽量减少开发者不必要的工作量。
3.3.2 addWaiter
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节点。
private Node addWaiter(Node mode) {
// 以给定模式构造节点。mode有两种：EXCLUSIVE(独占)和SHARED(共享)
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 尝试快速方式直接放到队尾。
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
// 上一步失败则通过enq入队。
enq(node);
return node;
}
3.3.2.1 enq
此方法用于将node加入队尾。
private Node enq(final Node node) {
// CAS"自旋"，直到成功加入队尾
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // 队列为空，创建一个空的标志节点作为head节点，并将tail也指向它。
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {// 正常流程，放入队尾
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
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。
3.3.3 acquireQueued
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。进入等待状态，直到其他线程彻底释放资源后唤醒，再拿到资源。
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。
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;// 标记是否成功拿到资源
try {
boolean interrupted = false;// 标记等待过程中是否被中断过
// 又是一个“自旋”！
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
// 如果前驱是head，即该节点已成老二，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)。
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
// 拿到资源后，将head指向该节点。所以head所指的标杆节点，就是当前获取到资源的那个节点或null。
setHead(node);
// 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节点。
// 也就意味着之前拿完资源的节点出队了！
p.next = null;
failed = false; // 成功获取资源
return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
}
// 如果自己可以休息了，就通过park()进入waiting状态，直到被unpark()。
// 如果不可中断的情况下被中断了，那么会从park()中醒过来，发现拿不到资源，从而继续进入park()等待。
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
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
}
} finally {
// 如果等待过程中没有成功获取资源(如timeout，或者可中断的情况下被中断了)，那么取消节点在队列中的等待。
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
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。
3.3.3.1 shouldParkAfterFailedAcquire
此方法主要用于检查状态，看看是否真的可以进入waiting状态，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！
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;// 拿到前驱的状态
if (ws == Node.SIGNAL)
// 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
return true;
if (ws > 0) {
/*
* 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。
* 注意：那些放弃的节点，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GC回收！
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
//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(刚刚释放完)
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
整个流程中，如果前驱节点的状态不是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。
3.3.3.2 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。
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this); // 调用park()使线程进入waiting状态
return Thread.interrupted();// 如果被唤醒，查看自己是不是被中断的。
}
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()。需要注意的是Thread.interrupted()会清除当前线程的中断标记位。
3.3.3.3 小结
总结下acquireQueued该函数的具体流程：
- 节点进入队尾后，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指向当前节点，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。
3.3.4 小结
acquireQueued分析完之后，我们接下来再回到acquire方法
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
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。
3.4 release
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()。
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;//找到头节点
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
return true;
}
return false;
}
逻辑并不复杂，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！
3.4.1 tryRelease
此方法尝试去释放指定量的资源。
protected boolean tryRelease(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
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。
3.4.2 unparkSuccessor
此方法用于唤醒等待队列中下一个线程。
private void unparkSuccessor(Node node) {
//这里，node一般为当前线程所在的节点。
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)//置零当前线程所在的节点状态，允许失败。
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的节点s
if (s == null || s.waitStatus > 0) {//如果为空或已取消
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) // 从后向前找。
if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出，<=0的节点，都是还有效的节点。
s = t;
}
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
}
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节点，下一次自旋p==head就成立啦)，然后s把自己设置成head标杆节点，表示自己已经获取到资源了，acquire()也返回了！
3.4.3 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。
如果获取锁的线程在release时异常了，没有unpark队列中的其他节点，这时队列中的其他节点会怎么办？答案是没法再被唤醒！队列中等待锁的线程将永远处于park状态，无法再被唤醒！
那么获取锁的线程在什么情形下会release抛出异常呢？线程突然死掉了？可以通过thread.stop来停止线程的执行，但该函数的执行条件要严苛的多，而且函数注明是非线程安全的，已经标明Deprecated；线程被interrupt了？线程在运行态是不响应中断的，所以也不会抛出异常；目前来看，没有看出能引发异常的情形。
3.5 acquireShared
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。
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
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：
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，直到获取到资源为止才返回。
3.5.1 doAcquireShared
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。
private void doAcquireShared(int arg) {
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);//加入队列尾部
boolean failed = true;//是否成功标志
try {
boolean interrupted = false;//等待过程中是否被中断过的标志
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();//前驱
// 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
if (p == head) {
int r = tryAcquireShared(arg);//尝试获取资源
if (r >= 0) {//成功
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
p.next = null; // help GC
if (interrupted)//如果等待过程中被打断过，此时将中断补上。
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
// 判断状态，寻找安全点，进入waiting状态，等着被unpark()或interrupt()
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
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。
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)。
3.5.1.1 setHeadAndPropagate
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head;
setHead(node);//head指向自己
//如果还有剩余量，继续唤醒下一个邻居线程
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}
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)，还会去唤醒后继节点，毕竟是共享模式！
3.5.2 小结
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)。
3.6 releaseShared
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。
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {//尝试释放资源
doReleaseShared();//唤醒后继节点
return true;
}
return false;
}
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节点。
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。
3.6.1 doReleaseShared
此方法主要用于唤醒后继。
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue;
unparkSuccessor(h);//唤醒后继
}
else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue;
}
if (h == head)// head发生变化
break;
}
}
3.7 小结
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，相应的源码跟acquire()和acquireShared()差不多，这里就不再详解了。
四、案例 - 自定义同步器
4.1 Mutex(互斥锁)
Mutex是一个不可重入的互斥锁实现。锁资源(AQS里的state)只有两种状态：0表示未锁定，1表示锁定。下边是Mutex的核心源码：
class Mutex implements Lock, java.io.Serializable {
// 自定义同步器
private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
// 判断是否锁定状态
protected boolean isHeldExclusively() {
return getState() == 1;
}
// 尝试获取资源，立即返回。成功则返回true，否则false。
public boolean tryAcquire(int acquires) {
assert acquires == 1; // 这里限定只能为1个量
if (compareAndSetState(0, 1)) {//state为0才设置为1，不可重入！
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//设置为当前线程独占资源
return true;
}
return false;
}
// 尝试释放资源，立即返回。成功则为true，否则false。
protected boolean tryRelease(int releases) {
assert releases == 1; // 限定为1个量
if (getState() == 0)//既然来释放，那肯定就是已占有状态了。只是为了保险，多层判断！
throw new IllegalMonitorStateException();
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(0);//释放资源，放弃占有状态
return true;
}
}
// 真正同步类的实现都依赖继承于AQS的自定义同步器！
private final Sync sync = new Sync();
//lock<-->acquire。两者语义一样：获取资源，即便等待，直到成功才返回。
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
//tryLock<-->tryAcquire。两者语义一样：尝试获取资源，要求立即返回。成功则为true，失败则为false。
public boolean tryLock() {
return sync.tryAcquire(1);
}
//unlock<-->release。两者语文一样：释放资源。
public void unlock() {
sync.release(1);
}
//锁是否占有状态
public boolean isLocked() {
return sync.isHeldExclusively();
}
}
同步类在实现时一般都将自定义同步器(sync)定义为内部类，供自己使用；而同步类自己(Mutex)则实现某个接口，对外服务。当然，接口的实现要直接依赖sync，它们在语义上也存在某种对应关系！而sync只用实现资源state的获取-释放方式tryAcquire-tryRelease，至于线程的排队、等待、唤醒等，上层的AQS都已经实现好了，我们不用关心。
除了Mutex，ReentrantLock/CountDownLatch/Semaphore这些同步类的实现方式都差不多，不同的地方就在获取-释放资源的方式tryAcquire-tryRelease。
4.2 TwinsLock(双资源锁)
/**
* 双资源锁
*/
public class TwinsLock implements Lock {
private final Sync sync = new Sync(2);
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = -8540764104913403569L;
private Sync(int count) {
if (count <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("count must larger than 0");
}
// 调用AQS设置资源总数
// 初始化state的值，表示可同时访问的线程数量
setState(count);
}
@Override
protected int tryAcquireShared(int reduceCount) {
// cas获取锁
// 由AQS的acquireShared -> doAcquireShared调用
for (; ; ) {
// 获取当前
int current = getState();
// 计算剩余可用数量
int newCount = current - reduceCount;
if (newCount < 0 || compareAndSetState(current, newCount)) {
return newCount;
}
}
}
@Override
public boolean tryReleaseShared(int returnCount) {
// cas释放锁
// 由AQS的releaseShared -> doReleaseShared调用
for (; ; ) {
int current = getState();
int newState = current + returnCount;
if (compareAndSetState(current, newState)) {
return true;
}
}
}
}
@Override
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
@Override
public void unlock() {
sync.releaseShared(1);
}
// 忽略，如要实现，直接调用AQS
@Override
public boolean tryLock() {
return false;
}
// 忽略，如要实现，直接调用AQS
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return false;
}
// 忽略，如要实现，直接调用AQS
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
}
// 忽略，如要实现，直接调用AQS
@Override
public Condition newCondition() {
return null;
}
}
共享式需要重写tryAcquireShared()和tryReleaseShared()方法。TwinsLock类的作用是同时允许两个线程通过，其他线程需要等待。获取和释放的具体逻辑可以看上面代码注释，使用方式如下：
TwinsLock lock = new TwinsLock();
lock.lock();
try {
// do sth...
} finaly {
lock.unlock();
}
