Java并发之AQS原理解读（三）
前言
本文从源码角度分析AQS共享锁工作原理，并介绍下使用共享锁的子类如何工作的。
共享锁工作原理
共享锁与独占锁的不同之处在于，获取锁和释放锁成功后，都会循环唤醒从表头开始的第一个阻塞结点，直到表头没有改变。
doReleaseShared方法存在无效的调用，即存在无效的线程唤醒，但为了避免程序出现问题，无伤大雅。PROPAGATE状态用于setHeadAndPropagate方法判断是否唤醒阻塞结点。
获取锁
1、先尝试 tryAcquireShared，如果获取锁成功直接返回；
2、否则，addWaiter先将线程封装成Node入队，再判断当前节点的前驱是否是head头结点，是的话尝试tryAcquireShared获取锁，如果锁资源>=0则将当前节点设置为head并循环唤醒从表头开始的第一个等待结点，直到表头节点没有改变；不是头结点的话，将当前节点的前驱的waitStatus设为SIGNAL，并阻塞当前节点。
public final void acquireShared(int arg) {
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
private void doAcquireShared(int arg) {
// 结点入队
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
// 设置为头结点并唤醒后继结点
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
// 当发生线程中断时，补偿设置中断标识
if (interrupted)
selfInterrupt();
failed = false;
return;
}
}
// 设置前驱结点等待状态 waitStatus 为 SIGNAL，并阻塞自己
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head;
setHead(node);
/**
* 当锁资源大于 0 时，或者旧头结点 waitStatus 为 PROPAGATE 或者新节点 waitStatus 为 PROPAGATE
* 并且新节点的下一节点是可共享的时，唤醒下一个结点
*
* h == null 和 (h = head) == null 一定不成立，因为之前调用了 addWaiter
*/
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
(h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
Node h = head;
// 当队列存储等待结点时
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
}
// 将过渡状态 0 设为可传播 PROPAGATE
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue;
}
// 如果头结点发生了改变，则继续唤醒下一个等待结点
if (h == head)
break;
}
}
释放锁
1、直接尝试释放锁，如果失败则返回；
2、如果释放锁成功，则循环唤醒从表头开始的第一个等待结点，直到表头节点没有改变。
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
Node h = head;
// 当队列存储等待结点时
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
}
// 将过渡状态 0 设为可传播 PROPAGATE
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue;
}
// 如果头结点发生了改变，则继续唤醒下一个等待结点
if (h == head)
break;
}
}
CountDownLatch
将state设置为初始化倒数，每次countDown都递减state。如果state ！= 0时，tryAcquireShared都返回没有资源，线程执行到await就写入队列阻塞；直到某个线程执行完state == 0，tryAcquireShared返回有资源后，就会唤醒等待队列中的第一个线程往下执行。
// 设置state
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
Sync(int count) {
setState(count);
}
// 递减 state
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
/**
* 阻塞等待，直到 state == 0
* 因为当 state == 0 时，tryAcquireShared 才返回正数，表示有锁资源
* 从而 sync#acquireSharedInterruptibly 可以执行成功，不再阻塞
*/
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
