jdk的JUC包(java.util.concurrent)提供大量Java併發工具提供使用，基本由Doug Lea編寫，很多地方值得學習和借鑑，是進階升級必經之路

本文從JUC包中常用的物件鎖、併發工具的使用和功能特性入手，帶著問題，由淺到深，一步步剖析併發底層AQS抽象類具體實現

名詞解釋

1 AQS

AQS是一個抽象類，類全路徑java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer，抽象佇列同步器，是基於模板模式開發的併發工具抽象類，有如下併發類基於AQS實現：

2 CAS

CAS是Conmpare And Swap(比較和交換)的縮寫，是一個原子操作指令

CAS機制當中使用了3個基本運算元：記憶體地址addr，預期舊的值oldVal，要修改的新值newVal
更新一個變數的時候，只有當變數的預期值oldVal和記憶體地址addr當中的實際值相同時，才會將記憶體地址addr對應的值修改為newVal

基於樂觀鎖的思路，通過CAS再不斷嘗試和比較，可以對變數值執行緒安全地更新

3 執行緒中斷

執行緒中斷是一種執行緒協作機制，用於協作其他執行緒中斷任務的執行

當執行緒處於阻塞等待狀態，例如呼叫了wait()、join()、sleep()方法之後，呼叫執行緒的interrupt()方法之後，執行緒會馬上退出阻塞並收到InterruptedException；

當執行緒處於執行狀態，呼叫執行緒的interrupt()方法之後，執行緒並不會馬上中斷執行，需要線上程的具體任務執行邏輯中通過呼叫isInterrupted() 方法檢測執行緒中斷標誌位，然後主動響應中斷，通常是丟擲InterruptedException

物件鎖特性

下面先介紹物件鎖、併發工具有哪些基本特性，後面再逐步展開這些特性如何實現

1 顯式獲取

以ReentrantLock鎖為例，主要支援以下4種方式顯式獲取鎖

• (1) 阻塞等待獲取

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 一直阻塞等待，直到獲取成功
lock.lock();

• (2) 無阻塞嘗試獲取

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 嘗試獲取鎖，如果鎖已被其他執行緒佔用，則不阻塞等待直接返回false
// 返回true - 鎖是空閒的且被本執行緒獲取，或者已經被本執行緒持有
// 返回false - 獲取鎖失敗
boolean isGetLock = lock.tryLock();

• (3) 指定時間內阻塞等待獲取

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    // 嘗試在指定時間內獲取鎖
    // 返回true - 鎖是空閒的且被本執行緒獲取，或者已經被本執行緒持有
    // 返回false - 指定時間內未獲取到鎖
    lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
    // 內部呼叫isInterrupted() 方法檢測執行緒中斷標誌位，主動響應中斷
    e.printStackTrace();
}

• (4) 響應中斷獲取

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    // 響應中斷獲取鎖
    // 如果呼叫執行緒的thread.interrupt()方法設定執行緒中斷，執行緒退出阻塞等待並丟擲中斷異常
    lock.lockInterruptibly();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

2 顯式釋放

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
// ... 各種業務操作
// 顯式釋放鎖
lock.unlock();

3 可重入

已經獲取到鎖的執行緒，再次請求該鎖可以直接獲得

4 可共享

指同一個資源允許多個執行緒共享，例如讀寫鎖的讀鎖允許多個執行緒共享，共享鎖可以讓多個執行緒併發安全地訪問資料，提高程式執效率

5 公平、非公平

公平鎖：多個執行緒採用先到先得的公平方式競爭鎖。每次加鎖前都會檢查等待佇列裡面有沒有執行緒排隊，沒有才會嘗試獲取鎖。
非公平鎖：當一個執行緒採用非公平的方式獲取鎖時，該執行緒會首先去嘗試獲取鎖而不是等待。如果沒有獲取成功，才會進入等待佇列

因為非公平鎖方式可以使後來的執行緒有一定機率直接獲取鎖，減少了執行緒掛起等待的機率，效能優於公平鎖

AQS實現原理

1 基本概念

(1) Condition介面

類似Object的wait()、wait(long timeout)、notify()以及notifyAll()的方法結合synchronized內建鎖可以實現可以實現等待/通知模式，實現Lock介面的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等物件鎖也有類似功能：

Condition介面定義了await()、awaitNanos(long)、signal()、signalAll()等方法，配合物件鎖例項實現等待/通知功能，原理是基於AQS內部類ConditionObject實現Condition介面，執行緒await後阻塞並進入CLH佇列(下面提到)，等待其他執行緒呼叫signal方法後被喚醒

(2) CLH佇列

CLH佇列，CLH是演算法提出者Craig, Landin, Hagersten的名字簡稱

AQS內部維護著一個雙向FIFO的CLH佇列，AQS依賴它來管理等待中的執行緒，如果執行緒獲取同步競爭資源失敗時，會將執行緒阻塞，並加入到CLH同步佇列；當競爭資源空閒時，基於CLH佇列阻塞執行緒並分配資源

CLH的head節點儲存當前佔用資源的執行緒，或者是沒有執行緒資訊，其他節點儲存排隊執行緒資訊

CLH中每一個節點的狀態(waitStatus)取值如下：

• CANCELLED(1)：表示當前節點已取消排程。當timeout或被中斷（響應中斷的情況下），會觸發變更為此狀態，進入該狀態後的節點將不會再變化
• SIGNAL(-1)：表示後繼節點在等待當前節點喚醒。後繼節點入隊後進入休眠狀態之前，會將前驅節點的狀態更新為SIGNAL
• CONDITION(-2)：表示節點等待在Condition上，當其他執行緒呼叫了Condition的signal()方法後，CONDITION狀態的節點將從等待佇列轉移到同步佇列中，等待獲取同步鎖
• PROPAGATE(-3)：共享模式下，前驅節點不僅會喚醒其後繼節點，同時也可能會喚醒後繼的後繼節點
• 0：新節點入隊時的預設狀態

(3) 資源共享方式

AQS定義兩種資源共享方式：
Exclusive 獨佔，只有一個執行緒能執行，如ReentrantLock
Share 共享，多個執行緒可同時執行，如Semaphore/CountDownLatch

(4) 阻塞/喚醒執行緒的方式

AQS 基於sun.misc.Unsafe類提供的park方法阻塞執行緒，unpark方法喚醒執行緒，被park方法阻塞的執行緒能響應interrupt()中斷請求退出阻塞

2 基本設計

核心設計思路：AQS提供一個框架，用於實現依賴於CLH佇列的阻塞鎖和相關的併發同步器。子類通過實現判定是否能獲取/釋放資源的protect方法，AQS基於這些protect方法實現對執行緒的排隊、喚醒的執行緒排程策略

AQS還提供一個支援執行緒安全原子更新的int型別變數作為同步狀態值(state)，子類可以根據實際需求，靈活定義該變數代表的意義進行更新

通過子類重新定義的系列protect方法如下：

• boolean tryAcquire(int) 獨佔方式嘗試獲取資源，成功則返回true，失敗則返回false
• boolean tryRelease(int) 獨佔方式嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false
• int tryAcquireShared(int) 共享方式嘗試獲取資源。負數表示失敗；0表示成功，但沒有剩餘可用資源；正數表示成功，且有剩餘資源
• boolean tryReleaseShared(int) 共享方式嘗試釋放資源，如果釋放後允許喚醒後續等待節點返回true，否則返回false

這些方法始終由需要需要排程協作的執行緒來呼叫，子類須以非阻塞的方式重新定義這些方法

AQS基於上述tryXXX方法，對外提供下列方法來獲取/釋放資源：

• void acquire(int) 獨佔方式獲取到資源，執行緒直接返回，否則進入等待佇列，直到獲取到資源為止，且整個過程忽略中斷的影響
• boolean release(int) 獨佔方式下執行緒釋放資源，先釋放指定量的資源，如果徹底釋放了（即state=0）,它會喚醒等待佇列裡的其他執行緒來獲取資源
• void acquireShared(int) 獨佔方式獲取資源
• boolean releaseShared(int) 共享方式釋放資源

以獨佔模式為例：獲取/釋放資源的核心的實現如下：

 Acquire:
     while (!tryAcquire(arg)) {
        如果執行緒尚未排隊，則將其加入佇列；
     }

 Release:
     if (tryRelease(arg))
        喚醒CLH中第一個排隊執行緒

到這裡，有點繞，下面一張圖把上面介紹到的設計思路再重新捋一捋：

特性實現

下面介紹基於AQS的物件鎖、併發工具的一系列功能特性的實現原理

1 顯式獲取

該特性還是以ReentrantLock鎖為例，ReentrantLock是可重入物件鎖，執行緒每次請求獲取成功一次鎖，同步狀態值state加1，釋放鎖state減1，state為0代表沒有任何執行緒持有鎖

ReentrantLock鎖支援公平/非公平特性，下面的顯式獲取特性以公平鎖為例

(1) 阻塞等待獲取

基本實現如下：

• 1、ReentrantLock實現AQS的tryAcquire(int)方法，先判斷：如果沒有任何執行緒持有鎖，或者當前執行緒已經持有鎖，則返回true，否則返回false
• 2、AQS的acquire(int)方法判斷當前節點是否為head且基於tryAcquire(int)能否獲得資源，如果不能獲得，則加入CLH佇列排隊阻塞等待
• 3、ReentrantLock的lock()方法基於AQS的acquire(int)方法阻塞等待獲取鎖

ReentrantLock中的tryAcquire(int)方法實現：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    // 沒有任何執行緒持有鎖
    if (c == 0) {
        // 通過CLH佇列的head判斷沒有別的執行緒在比當前更早acquires
        // 且基於CAS設定state成功(期望的state舊值為0)
        if (!hasQueuedPredecessors() &&
            compareAndSetState(0, acquires)) {
            // 設定持有鎖的執行緒為當前執行緒
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    // 持有鎖的執行緒為當前執行緒
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        // 僅僅在當前執行緒，單執行緒，不用基於CAS更新
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0)
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    // 其他執行緒已經持有鎖
    return false;
}

AQS的acquire(int)方法實現

public final void acquire(int arg) {
        // tryAcquire檢查釋放能獲取成功
        // addWaiter 構建CLH的節點物件併入隊
        // acquireQueued執行緒阻塞等待
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        // acquireQueued返回true，代表執行緒在獲取資源的過程中被中斷
        // 則呼叫該方法將執行緒中斷標誌位設定為true
        selfInterrupt();
}


final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    // 標記是否成功拿到資源
    boolean failed = true;
    try {
        // 標記等待過程中是否被中斷過
        boolean interrupted = false;
        // 迴圈直到資源釋放
        for (;;) {
            // 拿到前驅節點
            final Node p = node.predecessor();
            
            // 如果前驅是head，即本節點是第二個節點，才有資格去嘗試獲取資源
            // 可能是head釋放完資源喚醒本節點，也可能被interrupt()
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                // 成功獲取資源
                setHead(node);
                // help GC
                p.next = null; 
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            
            // 需要排隊阻塞等待
            // 如果在過程中執行緒中斷，不響應中斷
            // 且繼續排隊獲取資源，設定interrupted變數為true
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

(2) 無阻塞嘗試獲取

ReentrantLock中的tryLock()的實現僅僅是非公平鎖實現，實現邏輯基本與tryAcquire一致，不同的是沒有通過hasQueuedPredecessors()檢查CLH佇列的head是否有其他執行緒在等待，這樣當資源釋放時，有執行緒請求資源能插隊優先獲取

ReentrantLock中tryLock()具體實現如下：

public boolean tryLock() {
    return sync.nonfairTryAcquire(1);
}

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    // 沒有任何執行緒持有鎖
    if (c == 0) {
        // 基於CAS設定state成功(期望的state舊值為0)
        // 沒有檢查CLH佇列中是否有執行緒在等待
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    // 持有鎖的執行緒為當前執行緒
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        // 僅僅在當前執行緒，單執行緒，不用基於CAS更新
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow，整數溢位
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    // 其他執行緒已經持有鎖
    return false;
}

(3) 指定時間內阻塞等待獲取

基本實現如下：

• 1、ReentrantLock的tryLock(long, TimeUnit)呼叫AQS的tryAcquireNanos(int, long)方法
• 2、AQS的tryAcquireNanos先呼叫tryAcquire(int)嘗試獲取，獲取不到再呼叫doAcquireNanos(int, long)方法
• 3、AQS的doAcquireNanos判斷當前節點是否為head且基於tryAcquire(int)能否獲得資源，如果不能獲得且超時時間大於1微秒，則休眠一段時間後再嘗試獲取

ReentrantLock中的實現如下：

public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
    return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}

public final boolean tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout)
        throws InterruptedException {
    // 如果執行緒已經被interrupt()方法設定中斷 
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    // 先tryAcquire嘗試獲取鎖 
    return tryAcquire(arg) ||
        doAcquireNanos(arg, nanosTimeout);
}

AQS中的實現如下：

private boolean doAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout)
        throws InterruptedException {
    if (nanosTimeout <= 0L)
        return false;
    // 獲取到資源的截止時間   
    final long deadline = System.nanoTime() + nanosTimeout;
    final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
    // 標記是否成功拿到資源
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            // 拿到前驅節點
            final Node p = node.predecessor();
            // 如果前驅是head，即本節點是第二個節點，才有資格去嘗試獲取資源
            // 可能是head釋放完資源喚醒本節點，也可能被interrupt()
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                // 成功獲取資源
                setHead(node);
                // help GC
                p.next = null; 
                failed = false;
                return true;
            }
            // 更新剩餘超時時間
            nanosTimeout = deadline - System.nanoTime();
            if (nanosTimeout <= 0L)
                return false;
            // 排隊是否需要排隊阻塞等待 
            // 且超時時間大於1微秒，則執行緒休眠到超時時間到了再嘗試獲取
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                nanosTimeout > spinForTimeoutThreshold)
                LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);

            // 如果執行緒已經被interrupt()方法設定中斷
            // 則不再排隊，直接退出   
            if (Thread.interrupted())
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

(4) 響應中斷獲取

ReentrantLock響應中斷獲取鎖的方式是：當執行緒在park方法休眠中響應thead.interrupt()方法中斷喚醒時，檢查到執行緒中斷標誌位為true，主動丟擲異常，核心實現在AQS的doAcquireInterruptibly(int)方法中

基本實現與阻塞等待獲取類似，只是呼叫從AQS的acquire(int)方法，改為呼叫AQS的doAcquireInterruptibly(int)方法

private void doAcquireInterruptibly(int arg)
    throws InterruptedException {
    final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
    // 標記是否成功拿到資源
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            // 拿到前驅節點
            final Node p = node.predecessor();
            
            // 如果前驅是head，即本節點是第二個節點，才有資格去嘗試獲取資源
            // 可能是head釋放完資源喚醒本節點，也可能被interrupt()
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                // 成功獲取資源
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return;
            }
            
            // 需要排隊阻塞等待
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                // 從排隊阻塞中喚醒，如果檢查到中斷標誌位為true
                parkAndCheckInterrupt())
                // 主動響應中斷
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

2 顯式釋放

AQS資源共享方式分為獨佔式和共享式，這裡先以ReentrantLock為例介紹獨佔式資源的顯式釋放，共享式後面會介紹到

與顯式獲取有類似之處，ReentrantLock顯式釋放基本實現如下：

• 1、ReentrantLock實現AQS的tryRelease(int)方法，方法將state變數減1，如果state變成0代表沒有任何執行緒持有鎖，返回true，否則返回false
• 2、AQS的release(int)方法基於tryRelease(int)排隊是否有任何執行緒持有資源，如果沒有，則喚醒CLH佇列中頭節點的執行緒
• 3、被喚醒後的執行緒繼續執行acquireQueued(Node,int)或者doAcquireNanos(int, long)或者doAcquireInterruptibly(int)中for(;;)中的邏輯，繼續嘗試獲取資源

ReentrantLock中tryRelease(int)方法實現如下：

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;
    // 只有持有鎖的執行緒才有資格釋放鎖
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
        
    // 標識是否沒有任何執行緒持有鎖    
    boolean free = false;
    
    // 沒有任何執行緒持有鎖
    // 可重入鎖每lock一次都需要對應一次unlock
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}

AQS中的release(int)方法實現如下：

public final boolean release(int arg) {
    // 嘗試釋放資源
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        // 頭節點不為空
        // 後繼節點入隊後進入休眠狀態之前，會將前驅節點的狀態更新為SIGNAL(-1)
        // 頭節點狀態為0，代表沒有後繼的等待節點
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            // 喚醒第二個節點
            // 頭節點是佔用資源的執行緒，第二個節點才是首個等待資源的執行緒
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

3 可重入

可重入的實現比較簡單，以ReentrantLock為例，主要是在tryAcquire(int)方法中實現，持有鎖的執行緒是不是當前執行緒，如果是，更新同步狀態值state，並返回true，代表能獲取鎖

4 可共享

可共享資源以ReentrantReadWriteLock為例，跟獨佔鎖ReentrantLock的區別主要在於，獲取的時候，多個執行緒允許共享讀鎖，當寫鎖釋放時，多個阻塞等待讀鎖的執行緒能同時獲取到

ReentrantReadWriteLock類中將AQS的state同步狀態值定義為，高16位為讀鎖持有數，低16位為寫鎖持有鎖

ReentrantReadWriteLock中tryAcquireShared(int)、tryReleaseShared(int)實現的邏輯較長，主要涉及讀寫互斥、可重入判斷、讀鎖對寫鎖的讓步，篇幅所限，這裡就不展開了

獲取讀鎖(ReadLock.lock())主要實現如下：

• 1、ReentrantReadWriteLock實現AQS的tryAcquireShared(int)方法，判斷當前執行緒能否獲得讀鎖
• 2、AQS的acquireShared(int)先基於tryAcquireShared(int)嘗試獲取資源，如果獲取失敗，則加入CLH佇列排隊阻塞等待
• 3、ReentrantReadWriteLock的ReadLock.lock()方法基於AQS的acquireShared(int)方法阻塞等待獲取鎖

AQS中共享模式獲取資源的具體實現如下：

public final void acquireShared(int arg) {
    // tryAcquireShared返回負數代表獲取共享資源失敗
    // 則通過進入等待佇列，直到獲取到資源為止才返回
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}

// 與前面介紹到的acquireQueued邏輯基本一致
// 不同的是將tryAcquire改為tryAcquireShared
// 還有資源獲取成功後將傳播給CLH佇列上等待該資源的節點
private void doAcquireShared(int arg) {
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
     // 標記是否成功拿到資源
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                int r = tryAcquireShared(arg);
                // 資源獲取成功
                if (r >= 0) {
                    // 傳播給CLH佇列上等待該資源的節點                             
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted)
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            // 需要排隊阻塞等待
            // 如果在過程中執行緒中斷，不響應中斷
            // 且繼續排隊獲取資源，設定interrupted變數為true
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

//  資源傳播給CLH佇列上等待該資源的節點 
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    Node h = head; 
    setHead(node);
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
        (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.isShared())
            // 釋放共享資源
            doReleaseShared();
    }
}

釋放讀鎖(ReadLock.unlock())主要實現如下：
ReentrantReadWriteLock中共享資源的釋放主要實現如下：

• 1、ReentrantReadWriteLock實現AQS的tryReleaseShared(int)方法，判斷讀鎖釋放後是否還有執行緒持有讀鎖
• 2、AQS的releaseShared(int)基於tryReleaseShared(int)判斷是否需要CLH佇列中的休眠執行緒，如果需要就執行doReleaseShared()
• 3、ReentrantReadWriteLock的ReadLock.unlock()方法基於AQS的releaseShared(int)方法釋放鎖

AQS中共享模式釋放資源具體實現如下：

public final boolean releaseShared(int arg) {
    // 允許喚醒CLH中的休眠執行緒
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        // 執行資源釋放
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}
    
private void doReleaseShared() {
    for (;;) {
        Node h = head;
        if (h != null && h != tail) {
            int ws = h.waitStatus;
            // 當前節點正在等待資源
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                // 當前節點被其他執行緒喚醒了
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;            
                unparkSuccessor(h);
            }
            // 進入else的條件是，當前節點剛剛成為頭節點
            // 尾節點剛剛加入CLH佇列，還沒在休眠前將前驅節點狀態改為SIGNAL
            // CAS失敗是尾節點已經在休眠前將前驅節點狀態改為SIGNAL
            else if (ws == 0 &&
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue;               
        }
        // 每次喚醒後驅節點後，執行緒進入doAcquireShared方法，然後更新head
        // 如果h變數在本輪迴圈中沒有被改變，說明head == tail，佇列中節點全部被喚醒
        if (h == head)                 
            break;
    }
}

5 公平、非公平

這個特性實現比較簡單，以ReentrantLock鎖為例，公平鎖直接基於AQS的acquire(int)獲取資源，而非公平鎖先嚐試插隊：基於CAS，期望state同步變數值為0(沒有任何執行緒持有鎖)，更新為1，如果全部CAS更新失敗再進行排隊

// 公平鎖實現
final void lock() {
    acquire(1);
}

// 非公平鎖實現
final void lock() {
    // 第1次CAS
    // state值為0代表沒有任何執行緒持有鎖，直接插隊獲得鎖
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    return nonfairTryAcquire(acquires);
}

// 在nonfairTryAcquire方法中再次CAS嘗試獲取鎖
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        // 第2次CAS嘗試獲取鎖
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    // 已經獲得鎖
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

總結

AQS的state變數值的含義不一定代表資源，不同的AQS的繼承類可以對state變數值有不同的定義

例如在countDownLatch類中，state變數值代表還需釋放的latch計數(可以理解為需要開啟的門閂數)，需要每個門閂都開啟，門才能開啟，所有等待執行緒才會開始執行，每次countDown()就會對state變數減1，如果state變數減為0，則喚醒CLH佇列中的休眠執行緒

學習類似底層原始碼建議先定幾個問題，帶著問題學習；通俗學習前建議先理解透徹整體設計，整體原理(可以先閱讀相關文件資料)，再研究和原始碼細節，避免一開始就扎進去原始碼，容易無功而返

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