一、AbstractQueuedSynchronizer是啥？
定義:是抽象的隊列式的同步器，AQS定義了一套多線程訪問共享資源的同步器框架，許多同步類實現都依賴於它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…。
核心採用 CAS +volatile :原因在於屬性state，採用volatile修飾，compareAndSetState()、compareAndSetHead等方法採用Unsafe(CAS)
二 、框架
AQS定義兩種資源共享方式：Exclusive（獨佔，只有一個線程能執行，如ReentrantLock）和Share（共享，多個線程可同時執行，如Semaphore/CountDownLatch）。
舉例：
- 以ReentrantLock爲例，state初始化爲0，表示未鎖定狀態。A線程lock()時，會調用tryAcquire()獨佔該鎖並將state+1。此後，其他線程再tryAcquire()時就會失敗，直到A線程unlock()到state=0（即釋放鎖）爲止，其它線程纔有機會獲取該鎖。當然，釋放鎖之前，A線程自己是可以重複獲取此鎖的（state會累加），這就是可重入的概念。但要注意，獲取多少次就要釋放多麼次，這樣才能保證state是能回到零態的。
- 再以CountDownLatch以例，任務分爲N個子線程去執行，state也初始化爲N（注意N要與線程個數一致）。這N個子線程是並行執行的，每個子線程執行完後countDown()一次，state會CAS減1。等到所有子線程都執行完後(即state=0)，會unpark()主調用線程，然後主調用線程就會從await()函數返回，繼續後餘動作。
- 一般來說，自定義同步器要麼是獨佔方法，要麼是共享方式，他們也只需實現tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一種即可。但AQS也支持自定義同步器同時實現獨佔和共享兩種方式，如ReentrantReadWriteLock。
三、源碼解析
1、Node結點狀態waitStatus
Node結點是對每一個等待獲取資源的線程的封裝，其包含了需要同步的線程本身及其等待狀態，如是否被阻塞、是否等待喚醒、是否已經被取消等。變量waitStatus則表示當前Node結點的等待狀態，共有5種取值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE、0。
- CANCELLED(1)：表示當前結點已取消調度。當timeout或被中斷（響應中斷的情況下），會觸發變更爲此狀態，進入該狀態後的結點將不會再變化。
- SIGNAL(-1)：表示後繼結點在等待當前結點喚醒。後繼結點入隊時，會將前繼結點的狀態更新爲SIGNAL。
- CONDITION(-2)：表示結點等待在Condition上，當其他線程調用了Condition的signal()方法後，CONDITION狀態的結點將從等待隊列轉移到同步隊列中，等待獲取同步鎖。
- PROPAGATE(-3)：共享模式下，前繼結點不僅會喚醒其後繼結點，同時也可能會喚醒後繼的後繼結點。
- 0：新結點入隊時的默認狀態。
注意，負值表示結點處於有效等待狀態，而正值表示結點已被取消。所以源碼中很多地方用>0、<0來判斷結點的狀態是否正常。
2、acquire(int)
1 public final void acquire(int arg) {
2 if (!tryAcquire(arg) &&
3 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4 selfInterrupt();
5 }
函數流程如下：
- tryAcquire()嘗試直接去獲取資源，如果成功則直接返回（這裏體現了非公平鎖，每個線程獲取鎖時會嘗試直接搶佔加塞一次，而CLH隊列中可能還有別的線程在等待）；
- addWaiter()將該線程加入等待隊列的尾部，並標記爲獨佔模式；
- acquireQueued()使線程阻塞在等待隊列中獲取資源，一直獲取到資源後才返回。如果在整個等待過程中被中斷過，則返回true，否則返回false。
- 如果線程在等待過程中被中斷過，它是不響應的。只是獲取資源後纔再進行自我中斷selfInterrupt()，將中斷補上。
3、tryAcquire(int)
1 protected boolean tryAcquire(int arg) {
2 throw new UnsupportedOperationException();
3 }
- AQS這裏只定義了一個接口，具體資源的獲取交由自定義同步器去實現了（通過state的get/set/CAS）。此方法採用模板方法設計模式，方法由子類具體實現，也稱爲鉤子方法。
4、addWaiter(Node) 與enq(Node)
/**
* 此方法用於將當前線程加入到等待隊列的隊尾，並返回當前線程所在的結點
*/
private Node addWaiter(Node mode) {
//以給定模式構造結點。mode有兩種：EXCLUSIVE（獨佔）和SHARED（共享）
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
//嘗試快速方式直接放到隊尾。
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) { //採用CAS
pred.next = node;
return node;
}
}
//上一步失敗則通過enq入隊。
enq(node);
return node;
}
/**
* 此方法用於將node加入隊尾 CAS自旋volatile變量
*/
private Node enq(final Node node) {
//CAS"自旋"，直到成功加入隊尾
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // 隊列爲空，創建一個空的標誌結點作爲head結點，並將tail也指向它。
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {//正常流程，放入隊尾
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
5、 acquireQueued(Node, int)
通過tryAcquire()和addWaiter()，該線程獲取資源失敗，已經被放入等待隊列尾部了。聰明的你立刻應該能想到該線程下一部該幹什麼了吧：進入等待狀態休息，直到其他線程徹底釋放資源後喚醒自己，自己再拿到資源，然後就可以去幹自己想幹的事了。沒錯，就是這樣！是不是跟醫院排隊拿號有點相似~~acquireQueued()就是幹這件事：在等待隊列中排隊拿號（中間沒其它事幹可以休息），直到拿到號後再返回。這個函數非常關鍵
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;//標記是否成功拿到資源
try {
boolean interrupted = false;//標記等待過程中是否被中斷過
//又是一個“自旋”！
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();//拿到前驅
//如果前驅是head，即該結點已成老二，那麼便有資格去嘗試獲取資源（可能是老大釋放完資源喚醒自己的，當然也可能被interrupt了）。
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);//拿到資源後，將head指向該結點。所以head所指的標杆結點，就是當前獲取到資源的那個結點或null。
p.next = null; // setHead中node.prev已置爲null，此處再將head.next置爲null，就是爲了方便GC回收以前的head結點。也就意味着之前拿完資源的結點出隊了！
failed = false; // 成功獲取資源
return interrupted;//返回等待過程中是否被中斷過
}
//如果自己可以休息了，就通過park()進入waiting狀態，直到被unpark()。如果不可中斷的情況下被中斷了，那麼會從park()中醒過來，發現拿不到資源，從而繼續進入park()等待。
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;//如果等待過程中被中斷過，哪怕只有那麼一次，就將interrupted標記爲true
}
} finally {
if (failed) // 如果等待過程中沒有成功獲取資源（如timeout，或者可中斷的情況下被中斷了），那麼取消結點在隊列中的等待。
cancelAcquire(node);
}
}
6、shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)
/**
* 此方法主要用於檢查狀態
*/
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;//拿到前驅的狀態
if (ws == Node.SIGNAL)
//如果已經告訴前驅拿完號後通知自己一下，那就可以安心休息了
return true;
if (ws > 0) {
/*
* 如果前驅放棄了，那就一直往前找，直到找到最近一個正常等待的狀態，並排在它的後邊。
* 注意：那些放棄的結點，由於被自己“加塞”到它們前邊，它們相當於形成一個無引用鏈，稍後就會被保安大叔趕走了(GC回收)！
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
//如果前驅正常，那就把前驅的狀態設置成SIGNAL，告訴它拿完號後通知自己一下。有可能失敗，人家說不定剛剛釋放完呢！
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);//調用park()使線程進入waiting狀態
return Thread.interrupted();//如果被喚醒，查看自己是不是被中斷的。
}
四、總結
1、小結
shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()，現在讓我們再回到acquireQueued()，總結下該函數的具體流程：1）、結點進入隊尾後，檢查狀態，找到安全休息點；
2）、調用park()進入waiting狀態，等待unpark()或interrupt()喚醒自己；
3 )、被喚醒後，看自己是不是有資格能拿到號。如果拿到，head指向當前結點，並返回從入隊到拿到號的整個過程中是否被中斷過；如果沒拿到，繼續流程1。
2、小結
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
它的流程：
1）、調用自定義同步器的tryAcquire()嘗試直接去獲取資源，如果成功則直接返回；
2）、沒成功，則addWaiter()將該線程加入等待隊列的尾部，並標記爲獨佔模式；
3）、acquireQueued()使線程在等待隊列中休息，有機會時（輪到自己，會被unpark()）會去嘗試獲取資源。獲取到資源後才返回。如果在整個等待過程中被中斷過，則返回true，否則返回false。
4）、如果線程在等待過程中被中斷過，它是不響應的。只是獲取資源後纔再進行自我中斷selfInterrupt()，將中斷補上。
由於此函數是重中之重，我再用流程圖總結一下：
