CAS

CAS Compare and swap
能夠保證不管併發有多高，都能保證這個執行的原子性

通過cas算法去加鎖，這樣保證加鎖永遠只有一個線程能夠成功

CAS 工作原理

主內存中有一個expect=0，如果兩個線程都要去修改expect，則CAS就會讓這兩個線程都複製一份到自己線程中，然後再用另一個變量比如是refresh存修改後的值，線程A和線程B就都去和主內存比較如果expect的值相等，則將refresh中的值修改主內存的值，如果expect值不等，則不改主內存的值。

CAS的使用

Unsafe類中提供了三個關於CAS的方法：

線程阻塞就不會佔用cpu的資源
通過java的LockSupport.part() 就可以阻塞線程

等到線程Aunlock()的時候喚醒線程B 這樣線程B就可以接着去執行去加鎖

LockSupport.park和unpark的使用

ReentrantLock

ReentrantLock定義在java.util.concurrent包下

java.util.concurrent包中很多功能就是基於AQS框架的

公平鎖和非公平鎖實現的特性就是通過在ReentrantLock內部定義了一個Sync的內部類，該類繼承AbstractQueuedSynchronized，對該抽象類的部分方法做了實現；
並且還定義了兩個子類：
這兩個類都繼承自Sync，也就是間接繼承了AbstractQueuedSynchronized，所以這一個 ReentrantLock同時具備公平與非公平特性。

FairSync 公平鎖的實現
NonfairSync 非公平鎖的實現

AQS源碼分析

超類中有一個變量：記錄當前獲取鎖的線程是誰

AQS類下的變量state狀態器，表明當前同步器的狀態
state爲0表明是無鎖狀態，沒有被任何一個線程持有

隊列的創建：
AQS會基於Node構建一條隊列，Node是AQS的內部類，
Node的重要屬性：

Node的prev和next屬性用來形成雙向鏈表。
Node的thread屬性用來保持對線程的引用
Node的SHARED屬性表示鎖是共享鎖，Semaphore鎖是共享的
Node的EXCLUSIVE屬性表示鎖是互斥的，ReentrantLock需要鎖是互斥的
Node的waitestate屬性表示當前結點的生命狀態（信號量）
- SIGNAL=-1 可被喚醒
- CANCELLED=1 代表出現異常，中斷引起的，需要廢棄結束
- CONDITION=-2 條件等待
- PROPAGATE=-3 傳播
- 0 是初始狀態Init狀態

AQS的head屬性會指向Node的頭部，tail屬性會指向Node的尾部

形成的雙向隊列：

公平鎖：
FairSync的lock()方法調用acquire()方法

acquire()方法：

tryAcquire 嘗試去獲取鎖：
- 通過Thread.currentThread()獲取當前線程的引用
- getState() 獲取同步器的狀態
  - c==0 無鎖狀態
    - 對於公平鎖，首先要判斷是否有線程在排隊
      通過判斷隊列的隊頭隊尾是否一樣
    - 沒有線程排隊，才用CAS去加鎖，加鎖其實就是把改同步器的狀態爲1
    - 把當前線程的引用賦給exclusiveOwnerThread
  - c！=0
    - 第一種情況，這個鎖是被當前線程持有的，則再對state++
      Lock的可重入性就是通過這部分邏輯做到的
    - 第二種情況，這個鎖是被其他線程持有的，則返回false表示加鎖失敗
addWaiter 線程入隊
返回隊尾的node
- 創建Node結點
  入參是當前線程引用和mode是EXCLUSIVE互斥鎖，這時默認waiteState即爲0
- enq(node)
  - t==null 則給隊列初始化
    構建隊列要先給隊列做初始化，即創建一個空結點，thread爲null，隊頭head隊尾tail同時指向這個創建好的空結點
  - t！=null 進行入隊操作
    入隊也存在競爭，爲了保證所有阻塞線程對象能夠被喚醒即都能入隊，所以要用CAS保證入隊的原子性
    - 把prev指向t即隊尾指向的node
    - 用CAS的方式移動尾部指針
    - 原來尾部即t的node的next指向當前入隊的node
acquireQueued 阻塞
- 如果當前node是隊列的第一個則再通過tryAcquire嘗試獲取鎖，儘可能避免線程被阻塞。
  - 獲取到鎖了節點就出隊。 並且把head往後挪一個節點
    通過setHead 把head指向當前node，並把當前node的thread、pred置位null，也就是變成了一個空結點
  - 如果沒有搶到鎖就阻塞
    第一輪循環，通過shouldParkAfterFailedAcquire修改head的狀態爲-1即SIGNAL
    第二輪循環，阻塞線程。
    - shouldParkAfterFailedAcquire
      
      取出前驅結點的狀態waitStatus，當前結點能否被喚醒取決於前驅結點的狀態
      - 如果前驅結點的狀態是signal ws==Node.SIGNAL 直接返回true代表是當前結點可喚醒的
      - ws>0 代表前驅節點出現異常要被cancelled
      - ws是0或propagate，我們就通過CAS方式將前驅節點設置爲可喚醒狀態SIGNAL，即將ws設置爲-1.
        head的waitState設置爲-1的原因：因爲持有鎖的線程T0在釋放鎖的時候，會去喚醒隊列中排隊的第一個線程T1，要判斷head的waitState是否!=0。成立的話會把waitState改爲0，然後把把T1被喚醒；T1接着走循環去搶鎖，可能會再失敗（在非公平鎖場景下），就會再次被阻塞，head的節點就又經歷兩輪循環 waitState從0又變成-1.
    - parkAndCheckInterrupt 阻塞線程，並且需要判斷線程是否是由中斷信號喚醒的
      調用LockSupport.park進行阻塞