java 并发框架 核心AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

类如其名，抽象的队列式的同步器，AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch...

核心数据结构：

　　

　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（Node为元素的双向链表结构）（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()

基础内部类Node，构成等待队列的元素类。

Node的源码

Node就是CLH队列的节点。Node在AQS中实现，它的数据结构如下：

private transient volatile Node head;    // CLH队列的队首
private transient volatile Node tail;    // CLH队列的队尾
​
// CLH队列的节点
static final class Node {
    static final Node SHARED = new Node();
    static final Node EXCLUSIVE = null;
    //定义线程的状态所对应的常量；
    
    static final int CANCELLED =  1;// 线程已被取消，对应的waitStatus的值
    static final int SIGNAL    = -1;// “当前线程的后继线程需要被unpark(唤醒)”，对应的waitStatus的值。 一般发生情况是：当前线程的后继线程处于阻塞状态，而当前线程被release或cancel掉，因此需要唤醒当前线程的后继线程。
    static final int CONDITION = -2;// 线程(处在Condition休眠状态)在等待Condition唤醒，对应的waitStatus的值
    static final int PROPAGATE = -3;// (共享锁)其它线程获取到“共享锁”，对应的waitStatus的值
    
    //定义线程的状态变量；
    volatile int waitStatus;// waitStatus为“CANCELLED, SIGNAL, CONDITION, PROPAGATE”时分别表示不同状态，若waitStatus=0，则意味着当前线程不属于上面的任何一种状态。
    
    volatile Node prev;// 前一节点
    volatile Node next;// 后一节点
    
    volatile Thread thread;// 节点所对应的线程
​
    // nextWaiter是“区别当前CLH队列是 ‘独占锁’队列 还是 ‘共享锁’队列 的标记”
    // 若nextWaiter=SHARED，则CLH队列是“独占锁”队列；
    // 若nextWaiter=EXCLUSIVE，(即nextWaiter=null)，则CLH队列是“共享锁”队列。
    Node nextWaiter;
​
    // “共享锁”则返回true，“独占锁”则返回false。
    final boolean isShared() {
        return nextWaiter == SHARED;
    }
​
    // 返回前一节点
    final Node predecessor() throws NullPointerException {
        Node p = prev;
        if (p == null)
            throw new NullPointerException();
        else
            return p;
    }
​
    Node() {    // Used to establish initial head or SHARED marker
    }
​
    // 构造函数。thread是节点所对应的线程，mode是用来表示thread的锁是“独占锁”还是“共享锁”。
    Node(Thread thread, Node mode) {     // Used by addWaiter
        this.nextWaiter = mode;
        this.thread = thread;
    }
​
    // 构造函数。thread是节点所对应的线程，waitStatus是线程的等待状态。
    Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
        this.waitStatus = waitStatus;
        this.thread = thread;
    }
}

说明： Node是CLH队列的节点，代表“等待锁的线程队列”。 (01) 每个Node都会一个线程对应。 (02) 每个Node会通过prev和next分别指向上一个节点和下一个节点（双向链表），这分别代表上一个等待线程和下一个等待线程。 (03) Node通过waitStatus保存线程的等待状态。 (04) Node通过nextWaiter来区分线程是“独占锁”线程还是“共享锁”线程。如果是“独占锁”线程，则nextWaiter的值为EXCLUSIVE；如果是“共享锁”线程，则nextWaiter的值是SHARED。

两种共享模式

　　AQS定义两种资源共享方式：

1.Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）其需要实现acquire-release

2.Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。其需要实现acquireShared-releaseShared

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：

方法	作用	返回值（用法）
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结点返回true，否则返回false

　　以ReentrantLock为例，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。但要注意，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。

　　再以CountDownLatch以例，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，继续后余动作。

　　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。

流程分析：

现在分析获取锁释放锁的流程：依照acquire-release、acquireShared-releaseShared的次序来

独占锁的获取与释放：

获取：

流程图：

整体流程步骤：

1. 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；

2. 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；

3. acquireQueued()使线程在等待队列中休息，有机会时（轮到自己，会被unpark()唤醒）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。

4. 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。

0. acquire(int)——是顶层入口，定义了独占模式的获取锁的流程

　　此方法是独占模式下线程获取共享资源（锁）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。下面是acquire()的源码：

1 public final void acquire(int arg) {
2     if (!tryAcquire(arg) &&
3         acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
4         selfInterrupt();
5 }

那么在这个函数中分别调用了tryAcquire()，addWaiter()，acquireQueued()，selfInterrupt();下面分别来看AQS中的实现。

1.tryAcquire(int)——对应lock中的tryLock()的语义

　　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。

1     protected boolean tryAcquire(int arg) {
2         throw new UnsupportedOperationException();
3     }

　　特点：AQS只是一个框架，无具体实现（要使用必须覆写），具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现；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。

　　非abstract的原因：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。

2.addWaiter(Node)——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结点

　　源码：

 1 private Node addWaiter(Node mode) {
 2     //以给定模式构造结点。mode有两种：EXCLUSIVE（独占）和SHARED（共享）
 3     Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
 4     
 5     //尝试快速方式直接放到队尾。
 6     Node pred = tail;
 7     if (pred != null) {
 8         node.prev = pred;
 9         if (compareAndSetTail(pred, node)) {
10             pred.next = node;
11             return node;
12         }
13     }
14     
15     //上一步失败则通过enq入队。
16     enq(node);
17     return node;
18 }

Node结点是对每一个访问同步代码的线程的封装，其包含了需要同步的线程本身以及线程的状态，如是否被阻塞，是否等待唤醒，是否已经被取消等。变量waitStatus则表示当前被封装成Node结点的等待状态，共有4种取值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE。

值	语义
CANCELLED[1]	当前线程已被取消
SIGNAL[-1]	“当前线程的后继线程需要被unpark(唤醒)”。一般发生情况是：当前线程的后继线程处于阻塞状态，而当前线程被release或cancel掉，因此需要唤醒当前线程的后继线程。
CONDITION[-2]	当前线程(处在Condition休眠状态)在等待Condition唤醒
PROPAGATE[-3]	(共享锁)其它线程获取到“共享锁”
[0]	当前线程不属于上面的任何一种状态

AQS在判断状态时，通过用waitStatus>0表示取消状态，而waitStatus<0表示有效状态。

在这个方法中调用了enq(node)

enq(Node)——将node加入队尾

 1 private Node enq(final Node node) {
 2     //CAS"自旋"，直到成功加入队尾
 3     for (;;) {
 4         Node t = tail;
 5         if (t == null) { // 队列为空，创建一个空的标志结点作为head结点，并将tail也指向它。
 6             if (compareAndSetHead(new Node()))
 7                 tail = head;
 8         } else {//正常流程，放入队尾
 9             node.prev = t;
10             if (compareAndSetTail(t, node)) {
11                 t.next = node;
12                 return t;
13             }
14         }
15     }
16 }

特点：CAS自旋volatile变量，是一种很经典的用法。

acquireQueued(Node, int)——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

　　现在线程获取资源失败，已经被放入等待队列尾部了。

下一步：进入等待状态休息，直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己，自己再拿到资源，然后就可以去干自己想干的事了。——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，还是上源码吧：通过自旋实现

    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
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();//拿到前驱
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {//如果前驱是head，即该结点已成老二，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）。
                    setHead(node);//拿到资源后，将head指向该结点。所以head所指的标杆结点，就是当前获取到资源的那个结点或null。
                    p.next = null; // help GC 断开p与所有GC ROOt的链接，方便GC回收以前的head结点。也就意味着之前拿完资源的结点出队了！
                    failed = false;
                    return interrupted;//返回等待过程中是否被中断过
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())//如果自己可以休息了，就进入waiting状态，直到被unpark()
                    interrupted = true;//如果等待过程中被中断过（第二个条件来判断的），哪怕只有那么一次，就将interrupted标记为true
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

到这里了，我们先不急着总结acquireQueued()的函数流程，

这里逻辑的实现中使用了两个函数shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()

shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)——用于检查状态

　　看看自己是否真的可以去休息了（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。

 // 返回“当前线程是否应该阻塞”
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    // 前继节点的状态
    int ws = pred.waitStatus;
    // 如果前继节点是SIGNAL状态，则意味这当前线程需要被unpark唤醒。此时，返回true。
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    // 如果前继节点是“取消”状态，则设置 “当前节点”的 “当前前继节点”  为  “‘原前继节点’的前继节点”。
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        // 如果前继节点为“0”或者“共享锁”状态，则设置前继节点为SIGNAL状态。
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

shouldParkAfterFailedAcquire()通过以下规则，判断“当前线程”是否需要被阻塞。

规则1：如果前继节点状态为SIGNAL，表明当前节点需要被unpark(唤醒)，此时则返回true。 ​ 规则2：如果前继节点状态为CANCELLED(ws>0)，说明前继节点已经被取消，则通过先前回溯找到一个有效(非CANCELLED状态)的节点，并返回false。 ​ 规则3：如果前继节点状态为非SIGNAL、非CANCELLED，则设置前继的状态为SIGNAL，并返回false。

如果“规则1”发生，即“前继节点是SIGNAL”状态，则意味着“当前线程”需要被阻塞。接下来会调用parkAndCheckInterrupt()阻塞当前线程，直到当前先被唤醒才从parkAndCheckInterrupt()中返回。

parkAndCheckInterrupt()

　　parkAndCheckInterrupt()在AQS中实现，源码如下：

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    // 通过LockSupport的park()阻塞“当前线程”。
    LockSupport.park(this);
    // 返回线程的中断状态。
    return Thread.interrupted();
}

说明：parkAndCheckInterrupt()的作用是阻塞当前线程，并且返回“线程被唤醒之后”的中断状态。 它会先通过LockSupport.park()阻塞“当前线程”，然后通过Thread.interrupted()返回线程的中断状态。

这里介绍一下线程被阻塞之后如何唤醒。一般有2种情况： 第1种情况：unpark()唤醒。“前继节点对应的线程”使用完锁之后，通过unpark()方式唤醒当前线程。 第2种情况：中断唤醒。其它线程通过interrupt()中断当前线程。

补充：LockSupport()中的park(),unpark()的作用 和 Object中的wait(),notify()作用类似，是阻塞/唤醒。 它们的用法不同，park(),unpark()是轻量级的，而wait(),notify()是必须先通过Synchronized获取同步锁。 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。

 

了解了shouldParkAfterFailedAcquire()和parkAndCheckInterrupt()函数之后。我们接着分析acquireQueued()的for循环部分。

再次tryAcquire()

final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
    setHead(node);
    p.next = null; // help GC
    failed = false;
    return interrupted;
}

说明： (01) 通过node.predecessor()获取前继节点。predecessor()就是返回node的前继节点 (02) p == head && tryAcquire(arg) 首先，判断“前继节点”是不是CHL表头。如果是的话，则通过tryAcquire()尝试获取锁。 其实，这样做的目的是为了“让当前线程获取锁”，但是为什么需要先判断p==head呢？理解这个对理解“公平锁”的机制很重要，因为这么做的原因就是为了保证公平性！ (a) 前面，我们在shouldParkAfterFailedAcquire()我们判断“当前线程”是否需要阻塞； (b) 接着，“当前线程”阻塞的话，会调用parkAndCheckInterrupt()来阻塞线程。当线程被解除阻塞的时候，我们会返回线程的中断状态。而线程被解决阻塞，可能是由于“线程被中断”，也可能是由于“其它线程调用了该线程的unpark()函数”。 (c) 再回到p==head这里。如果当前线程是因为其它线程调用了unpark()函数而被唤醒，那么唤醒它的线程，应该是它的前继节点所对应的线程(关于这一点，后面在“释放锁”的过程中会看到)。 OK，是前继节点调用unpark()唤醒了当前线程！ 此时，再来理解p==head就很简单了：当前继节点是CLH队列的头节点，并且它释放锁之后；就轮到当前节点获取锁了。然后，当前节点通过tryAcquire()获取锁；获取成功的话，通过setHead(node)设置当前节点为头节点，并返回。 总之，如果“前继节点调用unpark()唤醒了当前线程”并且“前继节点是CLH表头”，此时就是满足p==head，也就是符合公平性原则的。否则，如果当前线程是因为“线程被中断”而唤醒，那么显然就不是公平了。这就是为什么说p==head就是保证公平性！

小结：acquireQueued()的作用就是“当前线程”会根据公平性原则进行阻塞等待，直到获取锁为止；并且返回当前线程在等待过程中有没有并中断过。

selfInterrupt()

selfInterrupt()是AQS中实现，源码如下：

private static void selfInterrupt() {
    Thread.currentThread().interrupt();
}

说明：selfInterrupt()的代码很简单，就是“当前线程”自己产生一个中断。但是，为什么需要这么做呢？ 这必须结合acquireQueued()进行分析。如果在acquireQueued()中，当前线程被中断过，则执行selfInterrupt()；否则不会执行。

在acquireQueued()中，即使是线程在阻塞状态被中断唤醒而获取到cpu执行权利；但是，如果该线程的前面还有其它等待锁的线程，根据公平性原则，该线程依然无法获取到锁。它会再次阻塞！ 该线程再次阻塞，直到该线程被它的前面等待锁的线程锁唤醒；线程才会获取锁，然后“真正执行起来”！ 也就是说，在该线程“成功获取锁并真正执行起来”之前，它的中断会被忽略并且中断标记会被清除！ 因为在parkAndCheckInterrupt()中，我们线程的中断状态时调用了Thread.interrupted()。该函数不同于Thread的isInterrupted()函数，isInterrupted()仅仅返回中断状态，而interrupted()在返回当前中断状态之后，还会清除中断状态。 正因为之前的中断状态被清除了，所以这里需要调用selfInterrupt()重新产生一个中断！

 

小结：selfInterrupt()的作用就是当前线程自己产生一个中断。

 

 

 

 

 

 

 

释放锁:

release(int)——unlock()的语义

　　acquire()是上锁的顶层接口 对应的独占模式下线程释放共享资源的顶层入口就是release()操作。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。

源码：

 public final boolean release(int arg) {
     if (tryRelease(arg)) {
         Node h = head;//找到头结点
         if (h != null && h.waitStatus != 0)//找到第二个节点,并唤醒
             unparkSuccessor(h);//唤醒等待队列里的下一个线程
         return true;
     }
     return false;
 }

　　调用tryRelease()来释放资源，释放资源后会唤醒其后继节点（后继节点重新尝试获取同步方法）。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！！

tryRelease(int)

　　此方法尝试去释放指定量的资源。下面是tryRelease()的源码：

 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。

语义规定（重写时注意）：

1.已经彻底释放资源(state=0)，要返回true

2.否则返回false

unparkSuccessor(Node)——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结点。
     int ws = node.waitStatus;
     if (ws < 0)//置零当前线程所在的结点状态，允许失败。
         compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
 
     Node s = node.next;//找到下一个需要唤醒的结点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)
             if (t.waitStatus <= 0)//从这里可以看出，<=0的结点，都是还有效的结点。
                 s = t;
     }
     if (s != null)
         LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒
 }

　　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结点，下一次自旋p==head就成立啦），然后s把自己设置成head标杆结点，表示自己已经获取到资源了，acquire()也返回了！！And then, DO what you WANT!

独占方式的总结：

在获取同步状态时，同步器维护一个同步队列，获取状态失败的线程都会被加入这个队列，并在队列中自旋；移出队列（或停止自旋）的条件是前驱节点为头节点并且成功的获取同步状态。在释放同步状态时，同步器调用tryRelease（int arg）方法来释放同步状态，然后唤醒头节点的后继节点。

 

 

 

再来看共享锁的获取锁和释放锁的过程：

acquireShared(int)

　　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) {//指定初始量arg
     if (tryAcquireShared(arg) < 0)
         doAcquireShared(arg);
 }

这里acquireShared()的流程就是：

1. tryAcquireShared()尝试获取资源，成功则直接返回；

2. 失败则通过doAcquireShared()进入等待队列，直到获取到资源为止才返回。

tryAcquireShared()

 protected int tryAcquireShared(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
 }

这里tryAcquireShared()依然需要自定义同步器去实现。

返回值的语义：

1.负值代表获取失败；

2.0代表获取成功，但没有剩余资源；

3.正数表示获取成功，还有剩余资源，其他线程还可以去获取。

doAcquireShared(int)——doAcquireShared()的作用是获取共享锁

将当前线程加入等待队列尾部并自旋，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doAcquireShared()**

private void doAcquireShared(int arg) {
    // addWaiter(Node.SHARED)的作用是，创建“当前线程”对应的节点，并将该线程添加到CLH队列中。
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            // 获取“node”的前一节点
            final Node p = node.predecessor();
            // 如果“当前线程”是CLH队列的表头，则尝试获取共享锁。
            if (p == head) {
                int r = tryAcquireShared(arg);
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    if (interrupted)
                        selfInterrupt();
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            // 如果“当前线程”不是CLH队列的表头，则通过shouldParkAfterFailedAcquire()判断是否需要等待，
            // 需要的话，则通过parkAndCheckInterrupt()进行阻塞等待。若阻塞等待过程中，线程被中断过，则设置interrupted为true。
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

说明：doAcquireShared()的作用是获取共享锁。 它会首先创建线程对应的CLH队列的节点，然后将该节点添加到CLH队列中。CLH队列是管理获取锁的等待线程的队列。 如果“当前线程”是CLH队列的表头，则尝试获取共享锁；否则，则需要通过shouldParkAfterFailedAcquire()判断是否阻塞等待，需要的话，则通过parkAndCheckInterrupt()进行阻塞等待。 doAcquireShared()会通过for循环，不断的进行上面的操作；目的就是获取共享锁。

需要注意的是：doAcquireShared()在每一次尝试获取锁时，是通过tryAcquireShared()来执行的！

shouldParkAfterFailedAcquire(), parkAndCheckInterrupt()等函数上面详细介绍过，这里就不再重复说明了。跟acquireQueued()很相似，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。

在自旋的过程中，如果当前节点的前驱为头节点时，尝试获取同步状态，返回值大于0，表是该次获取同步状态成功并从自旋中退出。

　　跟独占模式比，还有一点区别是，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）。

setHeadAndPropagate(Node, int)

 1 private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
 2     Node h = head; 
 3     setHead(node);//head指向自己
 4      //如果还有剩余量，继续唤醒下一个邻居线程
 5     if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0) {
 6         Node s = node.next;
 7         if (s == null || s.isShared())
 8             doReleaseShared();
 9     }
10 }

　　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），还会去唤醒后继结点，毕竟是共享模式！

　　

小结

　　acquireShared()的流程：

1. tryAcquireShared()尝试获取资源，成功则直接返回；

2. 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）。

releaseShared()

　　共享模式下线程释放共享资源的顶层入口。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。下面是releaseShared()的源码：

1 public final boolean releaseShared(int arg) {
2     if (tryReleaseShared(arg)) {//尝试释放资源
3         doReleaseShared();//唤醒后继结点
4         return true;
5     }
6     return false;
7 }

　　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结点。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。

doReleaseShared()

　　此方法主要用于唤醒后继。

 1 private void doReleaseShared() {
 2     for (;;) {//自旋
 3         Node h = head;
 4         if (h != null && h != tail) {
 5             int ws = h.waitStatus;
 6             if (ws == Node.SIGNAL) {
 7                 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
 8                     continue;
 9                 unparkSuccessor(h);//唤醒后继
10             }
11             else if (ws == 0 &&
12                      !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
13                 continue;
14         }
15         if (h == head)// head发生变化
16             break;
17     }
18 }

3.5 小结

　　本节我们详解了独占和共享两种模式下获取-释放资源(acquire-release、acquireShared-releaseShared)的源码，相信大家都有一定认识了。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，这里相应的源码跟acquire()和acquireShared()差不多，这里就不再详解了。

 

一些其他的在覆写tryAcquire()会用到的函数：

1. hasQueuedPredecessors()

hasQueuedPredecessors()在AQS中实现，源码如下：

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
    Node t = tail; 
    Node h = head;
    Node s;
    return h != t &&
        ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}

说明： 通过代码，能分析出，hasQueuedPredecessors() 是通过判断"当前线程"是不是在CLH队列的队首，来返回AQS中是不是有比“当前线程”等待更久的线程。

2.compareAndSetState()

compareAndSetState()在AQS中实现。它的源码如下：

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

说明： 通过compareAndSwapInt()原子操作的方式使得当前线程状态改变；expect——>update。

3. setExclusiveOwnerThread()

setExclusiveOwnerThread()在AQS的父类AbstractOwnableSynchronizer中实现，它的源码如下：

// exclusiveOwnerThread是当前拥有“独占锁”的线程
private transient Thread exclusiveOwnerThread;
protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread t) {
    exclusiveOwnerThread = t;
}

说明：setExclusiveOwnerThread()的作用就是，设置线程t为当前拥有“独占锁”的线程。

4. getState(), setState()

getState()和setState()都在AQS中实现，源码如下：

// 锁的状态
private volatile int state;
// 设置锁的状态
protected final void setState(int newState) {
    state = newState;
}
// 获取锁的状态
protected final int getState() {
    return state;
}

说明：state表示锁的状态，对于“独占锁”而已，state=0表示锁是可获取状态(即，锁没有被任何线程锁持有)。由于java中的独占锁是可重入的，state的值可以>1。