AbstractQueuedSynchronizer原理分析

摘要：当前节点拥有的线程。方法返回值表示在线程等待过程中，是否有另一个线程调用该线程的方法，发起中断。如果前一个节点状态是，那么直接返回，阻塞当前线程如果前一个节点状态是大于就是，表示前一个

AQS是JUC锁框架中最重要的类，通过它来实现独占锁和共享锁的。本章是对AbstractQueuedSynchronizer源码的完全解析，分为四个部分介绍：

CLH队列即同步队列：储存着所有等待锁的线程
独占锁
共享锁
Condition条件

注: 还有一个AbstractQueuedLongSynchronizer类，它与AQS功能和实现几乎一样，唯一不同的是AQLS中代表锁被获取次数的成员变量state类型是long长整类型，而AQS中该成员变量是int类型。

因为获取锁是有条件的，没有获取锁的线程就要阻塞等待，那么就要存储这些等待的线程。

在AQS中我们使用CLH队列储存这些等待的线程，但它并不是直接储存线程，而是储存拥有线程的node节点。所以先介绍重要内部类Node。

   static final class Node {
        // 共享模式的标记
        static final Node SHARED = new Node();
        // 独占模式的标记
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        // waitStatus变量的值，标志着线程被取消
        static final int CANCELLED =  1;
        // waitStatus变量的值，标志着后继线程(即队列中此节点之后的节点)需要被阻塞.(用于独占锁)
        static final int SIGNAL    = -1;
        // waitStatus变量的值，标志着线程在Condition条件上等待阻塞.(用于Condition的await等待)
        static final int CONDITION = -2;
        // waitStatus变量的值，标志着下一个acquireShared方法线程应该被允许。(用于共享锁)
        static final int PROPAGATE = -3;

        // 标记着当前节点的状态，默认状态是0, 小于0的状态都是有特殊作用，大于0的状态表示已取消
        volatile int waitStatus;

        // prev和next实现一个双向链表
        volatile Node prev;
        volatile Node next;

        // 该节点拥有的线程
        volatile Thread thread;

        // 可能有两种作用：1. 表示下一个在Condition条件上等待的节点
        // 2. 表示是共享模式或者独占模式，注意第一种情况节点一定是共享模式
        Node nextWaiter;

        // 是不是共享模式
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        // 返回前一个节点prev，如果为null，则抛出NullPointerException异常
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

        // 用于创建链表头head，或者共享模式SHARED
        Node() {
        }

        // 使用在addWaiter方法中
        Node(Thread thread, Node mode) {
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

        // 使用在Condition条件中
        Node(Thread thread, int waitStatus) {
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

重要的成员属性：

waitStatus: 表示当前节点的状态，默认状态是0。总共有五个值CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE以及0。
prev和next：记录着当前节点前一个节点和后一个节点的引用。
thread：当前节点拥有的线程。当拥有锁的线程释放锁的时候，可能会调用LockSupport.unpark(thread)，唤醒这个被阻塞的线程。
nextWaiter：如果是SHARED，表示当前节点是共享模式，如果是null，当前节点是独占模式，如果是其他值，当前节点也是独占模式，不过这个值也是Condition队列的下一个节点。

注意：通过Node我们可以实现两个队列，一是通过prev和next实现CLH队列(线程同步队列,双向队列)，二是nextWaiter实现Condition条件上的等待线程队列(单向队列)，后一个我们在Condition中介绍。

    // CLH队列头
    private transient volatile Node head;

    // CLH队列尾
    private transient volatile Node tail;

    /**
     * 通过CAS函数设置head值，仅仅在enq方法中调用
     */
    private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
        return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
    }

这个方法只在enq方法中调用，通过CAS函数设置head值，保证多线程安全

   // 重新设置队列头head，它只在acquire系列的方法中调用
    private void setHead(Node node) {
        head = node;
        // 线程也没有意义了，因为该线程已经获取到锁了
        node.thread = null;
        // 前一个节点已经没有意义了
        node.prev = null;
    }

这个方法只在acquire系列的方法中调用，重新设置head，表示移除一些等待线程节点。

    /**
     * 通过CAS函数设置tail值，仅仅在enq方法中调用
     */
    private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
        return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
    }

这个方法只在enq方法中调用，通过CAS函数设置tail值，保证多线程安全

   // 向队列尾插入新节点，如果队列没有初始化，就先初始化。返回原先的队列尾节点
    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
            Node t = tail;
            // t为null，表示队列为空，先初始化队列
            if (t == null) {
                // 采用CAS函数即原子操作方式，设置队列头head值。
                // 如果成功，再将head值赋值给链表尾tail。如果失败，表示head值已经被其他线程，那么就进入循环下一次
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {
                // 新添加的node节点的前一个节点prev指向原来的队列尾tail
                node.prev = t;
                // 采用CAS函数即原子操作方式，设置新队列尾tail值。
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    // 设置老的队列尾tail的下一个节点next指向新添加的节点node
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }

这个方法向CLH队列尾插入一个新节点，如果队列为空，就先创建队列再插入新节点，返回老的队列尾节点。

   // 通过给定的模式mode(独占或者共享)为当前线程创建新节点，并插入队列中
    private Node addWaiter(Node mode) {
        // 为当前线程创建新的节点
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        Node pred = tail;
        // 如果队列已经创建，就将新节点插入队列尾。
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        // 如果队列没有创建，通过enq方法创建队列，并插入新的节点。
        enq(node);
        return node;
    }

为当前线程创建一个新节点，再插入到CLH队列尾，返回新创建的节点。

我们先想一想独占锁的功能是什么?

独占锁至少有两个功能：

获取锁的功能。 当多个线程一起获取锁的时候，只有一个线程能获取到锁，其他线程必须在当前位置阻塞等待。
释放锁的功能。获取锁的线程释放锁资源，而且还必须能唤醒正在等待锁资源的一个线程。

带着这些疑惑，我们来看AQS中是怎么实现的。

   /**
     * 获取独占锁。如果没有获取到，线程就会阻塞等待，直到获取锁。不会响应中断异常
     * @param arg
     */
    public final void acquire(int arg) {
        // 1. 先调用tryAcquire方法，尝试获取独占锁，返回true，表示获取到锁，不需要执行acquireQueued方法。
        // 2. 调用acquireQueued方法，先调用addWaiter方法为当前线程创建一个节点node，并插入队列中，
        // 然后调用acquireQueued方法去获取锁，如果不成功，就会让当前线程阻塞，当锁释放时才会被唤醒。
        // acquireQueued方法返回值表示在线程等待过程中，是否有另一个线程调用该线程的interrupt方法，发起中断。
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

将这个方法一下格式，大家就很好理解了

   public final void acquire(int arg) {
        // 1.先调用tryAcquire方法，尝试获取独占锁，返回true则直接返回
        if (tryAcquire(arg)) return;
        // 2. 调用addWaiter方法为当前线程创建一个节点node，并插入队列中
        Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
        // 调用acquireQueued方法去获取锁，
        // acquireQueued方法返回值表示在线程等待过程中，是否有另一个线程调用该线程的interrupt方法，发起中断。
        boolean interrupted = acquireQueued(node, arg);
        // 如果interrupted为true，则当前线程要发起中断请求
        if (interrupted) {
            selfInterrupt();
        }
    }

    // 尝试去获取独占锁，立即返回。如果返回true表示获取锁成功。
    protected boolean tryAcquire(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

如果子类想实现独占锁，则必须重写这个方法，否则抛出异常。这个方法的作用是当前线程尝试获取锁，如果获取到锁，就会返回true，并更改锁资源。没有获取到锁返回false。

注：这个方法是立即返回的，不会阻塞当前线程

下面是ReentrantLock中FairSync的tryAcquire方法实现

       // 尝试获取锁，与非公平锁最大的不同就是调用hasQueuedPredecessors()方法
        // hasQueuedPredecessors方法返回true，表示等待线程队列中有一个线程在当前线程之前，
        // 根据公平锁的规则，当前线程不能获取锁。
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            // 获取锁的记录状态
            int c = getState();
            // 如果c==0表示当前锁是空闲的
            if (c == 0) {
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            // 判断当前线程是不是独占锁的线程
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                // 更改锁的记录状态
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

addWaiter方法已经在上面讲解了。acquireQueued方法作用就是获取锁，如果没有获取到，就让当前线程阻塞等待。

     /**
     * 想要获取锁的 acquire系列方法，都会这个方法来获取锁
     * 循环通过tryAcquire方法不断去获取锁，如果没有获取成功，
     * 就有可能调用parkAndCheckInterrupt方法，让当前线程阻塞
     * @param node 想要获取锁的节点
     * @param arg
     * @return 返回true，表示在线程等待的过程中，线程被中断了
     */
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            // 表示线程在等待过程中，是否被中断了
            boolean interrupted = false;
            // 通过死循环，直到node节点的线程获取到锁，才返回
            for (;;) {
                // 获取node的前一个节点
                final Node p = node.predecessor();
                // 如果前一个节点是队列头head，并且尝试获取锁成功
                // 那么当前线程就不需要阻塞等待，继续执行
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    // 将节点node设置为新的队列头
                    setHead(node);
                    // help GC
                    p.next = null;
                    // 不需要调用cancelAcquire方法
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                // 当p节点的状态是Node.SIGNAL时，就会调用parkAndCheckInterrupt方法，阻塞node线程
                // node线程被阻塞，有两种方式唤醒，
                // 1.是在unparkSuccessor(Node node)方法，会唤醒被阻塞的node线程，返回false
                // 2.node线程被调用了interrupt方法，线程被唤醒，返回true
                // 在这里只是简单地将interrupted = true，没有跳出for的死循环，继续尝试获取锁
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            // failed为true，表示发生异常，非正常退出
            // 则将node节点的状态设置成CANCELLED，表示node节点所在线程已取消，不需要唤醒了。
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

主要流程：

通过for (;;)死循环，直到node节点的线程获取到锁，才跳出循环。
获取node节点的前一个节点p。
当前一个节点p时CLH队列头节点时，调用tryAcquire方法尝试去获取锁，如果获取成功，就将节点node设置成CLH队列头节点(相当于移除节点node和之前的节点)然后return返回。
注意:只有当node节点的前一个节点是队列头节点时，才会尝试获取锁，所以获取锁是有顺序的，按照添加到CLH队列时的顺序。
调用shouldParkAfterFailedAcquire方法，来决定是否要阻塞当前线程。
调用parkAndCheckInterrupt方法，阻塞当前线程。
如果当前线程发生异常，非正常退出，那么会在finally模块中调用cancelAcquire(node)方法，取消当前节点状态。

注意：这里当尝试获取锁失败时，并没有立即阻塞当前线程，但是因为在for (;;)死循环里，会继续循环，方法不会返回。

这个方法的返回值决定是否要阻塞当前线程

    /**
     * 根据前一个节点pred的状态，来判断当前线程是否应该被阻塞
     * @param pred : node节点的前一个节点
     * @param node
     * @return 返回true 表示当前线程应该被阻塞，之后应该会调用parkAndCheckInterrupt方法来阻塞当前线程
     */
    private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL)
            // 如果前一个pred的状态是Node.SIGNAL，那么直接返回true，当前线程应该被阻塞
            return true;
        if (ws > 0) {
            // 如果前一个节点状态是Node.CANCELLED(大于0就是CANCELLED)，
            // 表示前一个节点所在线程已经被唤醒了，要从CLH队列中移除CANCELLED的节点。
            // 所以从pred节点一直向前查找直到找到不是CANCELLED状态的节点，并把它赋值给node.prev，
            // 表示node节点的前一个节点已经改变。
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            // 此时前一个节点pred的状态只能是0或者PROPAGATE，不可能是CONDITION状态
            // CONDITION(这个是特殊状态，只在condition列表中节点中存在，CLH队列中不存在这个状态的节点)
            // 将前一个节点pred的状态设置成Node.SIGNAL，这样在下一次循环时，就是直接阻塞当前线程
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

我们发现是根据前一个节点的状态，来决定是否阻塞当前线程。而前一个节点状态是在哪里改变的呢？惊奇地发现也是在这个方法中改变的。

如果前一个节点状态是Node.SIGNAL，那么直接返回true，阻塞当前线程
如果前一个节点状态是Node.CANCELLED(大于0就是CANCELLED)，表示前一个节点所在线程已经被唤醒了，要从CLH队列中移除CANCELLED的节点。所以从pred节点一直向前查找直到找到不是CANCELLED状态的节点。

并把它赋值给node.prev，表示node节点的前一个节点已经改变。在acquireQueued方法中进行下一次循环。
不是前面两种状态，那么就将前一个节点状态设置成Node.SIGNAL，表示需要阻塞当前线程，这样再下一次循环时，就会直接阻塞当前线程。

阻塞当前线程，线程被唤醒后返回当前线程中断状态

    /**
     * 阻塞当前线程，线程被唤醒后返回当前线程中断状态
     */
    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        // 通过LockSupport.park方法，阻塞当前线程
        LockSupport.park(this);
        // 当前线程被唤醒后，返回当前线程中断状态
        return Thread.interrupted();
    }

通过LockSupport.park(this)阻塞当前线程。

将node节点的状态设置成CANCELLED，表示node节点所在线程已取消，不需要唤醒了。

    // 将node节点的状态设置成CANCELLED，表示node节点所在线程已取消，不需要唤醒了。
    private void cancelAcquire(Node node) {
        // 如果node为null，就直接返回
        if (node == null)
            return;

        //
        node.thread = null;

        // 跳过那些已取消的节点，在队列中找到在node节点前面的第一次状态不是已取消的节点
        Node pred = node.prev;
        while (pred.waitStatus > 0)
            node.prev = pred = pred.prev;

        // 记录pred原来的下一个节点，用于CAS函数更新时使用
        Node predNext = pred.next;

        // Can use unconditional write instead of CAS here.
        // After this atomic step, other Nodes can skip past us.
        // Before, we are free of interference from other threads.
        // 将node节点状态设置为已取消Node.CANCELLED;
        node.waitStatus = Node.CANCELLED;

        // 如果node节点是队列尾节点，那么就将pred节点设置为新的队列尾节点
        if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
            // 并且设置pred节点的下一个节点next为null
            compareAndSetNext(pred, predNext, null);
        } else {
            // If successor needs signal, try to set pred"s next-link
            // so it will get one. Otherwise wake it up to propagate.
            int ws;
            if (pred != head &&
                ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
                 (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
                pred.thread != null) {
                Node next = node.next;
                if (next != null && next.waitStatus <= 0)
                    compareAndSetNext(pred, predNext, next);
            } else {
                unparkSuccessor(node);
            }

            node.next = node; // help GC
        }
    }

tryAcquire方法尝试获取独占锁，由子类实现
acquireQueued方法，方法内采用for死循环，先调用tryAcquire方法，尝试获取锁，如果成功，则跳出循环方法返回。 如果失败，就可能阻塞当前线程。当别的线程锁释放的时候，可能会唤醒这个线程，然后再次进行循环判断，调用tryAcquire方法，尝试获取锁。
如果发生异常，该线程被唤醒，所以要取消节点node的状态，因为节点node所在线程不是在阻塞状态了。

注：还有其他获取独占锁的方法，例如doAcquireInterruptibly、doAcquireNanos都在文章最后的源码解析中，这里就不做解析了，具体原理都差不多。

    // 在独占锁模式下，释放锁的操作
    public final boolean release(int arg) {
        // 调用tryRelease方法，尝试去释放锁，由子类具体实现
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            // 如果队列头节点的状态不是0，那么队列中就可能存在需要唤醒的等待节点。
            // 还记得我们在acquireQueued(final Node node, int arg)获取锁的方法中，如果节点node没有获取到锁，
            // 那么我们会将节点node的前一个节点状态设置为Node.SIGNAL，然后调用parkAndCheckInterrupt方法
            // 将节点node所在线程阻塞。
            // 在这里就是通过unparkSuccessor方法，进而调用LockSupport.unpark(s.thread)方法，唤醒被阻塞的线程
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

调用tryRelease方法释放锁资源，返回true表示锁资源完全释放了，返回false表示还持有锁资源。
如果锁资源完全被释放了，就要唤醒等待锁资源的线程。调用unparkSuccessor方法唤醒一个等待线程

注：CLH队列头节点h为null，表示队列为空，没有节点。节点h的状态是0，表示没有CLH队列中没有被阻塞的线程。

     // 尝试去释放当前线程持有的独占锁，立即返回。如果返回true表示释放锁成功
    protected boolean tryRelease(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

如果子类想实现独占锁，则必须重写这个方法，否则抛出异常。作用是释放当前线程持有的锁，返回true表示已经完全释放锁资源，返回false，表示还持有锁资源。

注：对于独占锁来说，同一时间只能有一个线程持有这个锁，但是这个线程可以重复地获取锁，因为被锁住的模块，再次进入另一个被这个锁锁住的模块，是允许的。这个就做可重入性，所以对于可重入的锁释放操作，也需要多次。

下面是ReentrantLock中Sync的tryRelease方法实现

   protected final boolean tryRelease(int releases) {
            // c表示新的锁的记录状态
            int c = getState() - releases;
            // 如果当前线程不是独占锁的线程，就抛出IllegalMonitorStateException异常
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            // 标志是否可以释放锁
            boolean free = false;
            // 当新的锁的记录状态为0时，表示可以释放锁
            if (c == 0) {
                free = true;
                // 设置独占锁的线程为null
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            setState(c);
            return free;
        }

   // 唤醒node节点的下一个非取消状态的节点所在线程(即waitStatus<=0)
    private void unparkSuccessor(Node node) {
        // 获取node节点的状态
        int ws = node.waitStatus;
        // 如果小于0，就将状态重新设置为0，表示这个node节点已经完成了
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

        // 下一个节点
        Node s = node.next;
        // 如果下一个节点为null，或者状态是已取消，那么就要寻找下一个非取消状态的节点
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            // 先将s设置为null，s不是非取消状态的节点
            s = null;
            // 从队列尾向前遍历，直到遍历到node节点
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                // 因为是从后向前遍历，所以不断覆盖找到的值，这样才能得到node节点后下一个非取消状态的节点
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        // 如果s不为null，表示存在非取消状态的节点。那么调用LockSupport.unpark方法，唤醒这个节点的线程
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

这个方法的作用是唤醒node节点的下一个非取消状态的节点所在线程。

将node节点的状态设置为0
寻找到下一个非取消状态的节点s
如果节点s不为null，则调用LockSupport.unpark(s.thread)方法唤醒s所在线程。

注：唤醒线程也是有顺序的，就是添加到CLH队列线程的顺序。

调用tryRelease方法去释放当前持有的锁资源。
如果完全释放了锁资源，那么就调用unparkSuccessor方法，去唤醒一个等待锁的线程。

共享锁与独占锁相比，共享锁可能被多个线程共同持有

    // 获取共享锁
    public final void acquireShared(int arg) {
        // 尝试去获取共享锁，如果返回值小于0表示获取共享锁失败
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            // 调用doAcquireShared方法去获取共享锁
            doAcquireShared(arg);
    }

调用tryAcquireShared方法尝试获取共享锁，如果返回值小于0表示获取共享锁失败.则继续调用doAcquireShared方法获取共享锁。

     // 尝试去获取共享锁，立即返回。返回值大于等于0，表示获取共享锁成功
    protected int tryAcquireShared(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

如果子类想实现共享锁，则必须重写这个方法，否则抛出异常。作用是尝试获取共享锁，返回值大于等于0，表示获取共享锁成功。

下面是ReentrantReadWriteLock中Sync的tryReleaseShared方法实现,这个我们会在ReentrantReadWriteLock章节中重点介绍的。

      protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
            Thread current = Thread.currentThread();
            // 当前线程是第一个获取读锁(共享锁)的线程
            if (firstReader == current) {
                // 将firstReaderHoldCount减一，如果就是1，那么表示该线程需要释放读锁(共享锁)，
                // 将firstReader设置为null
                if (firstReaderHoldCount == 1)
                    firstReader = null;
                else
                    firstReaderHoldCount--;
            } else {
                HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
                // 获取当前线程的HoldCounter变量
                if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                    rh = readHolds.get();
                // 将rh变量的count减一，
                int count = rh.count;
                if (count <= 1) {
                    readHolds.remove();
                    // count <= 0表示当前线程就没有获取到读锁(共享锁)，这里释放就抛出异常。
                    if (count <= 0)
                        throw unmatchedUnlockException();
                }
                --rh.count;
            }
            for (;;) {
                int c = getState();
                // 因为读锁是利用高16位储存的，低16位的数据是要屏蔽的，
                // 所以这里减去SHARED_UNIT(65536)，相当于减一
                // 表示一个读锁已经释放
                int nextc = c - SHARED_UNIT;
                // 利用CAS函数重新设置state值
                if (compareAndSetState(c, nextc))
                    return nextc == 0;
            }
        }

    /**
     * 获取共享锁，获取失败，则会阻塞当前线程，直到获取共享锁返回
     * @param arg the acquire argument
     */
    private void doAcquireShared(int arg) {
        // 为当前线程创建共享锁节点node
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                // 如果节点node前一个节点是同步队列头节点。就会调用tryAcquireShared方法尝试获取共享锁
                if (p == head) {
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    // 如果返回值大于0，表示获取共享锁成功
                    if (r >= 0) {
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        if (interrupted)
                            selfInterrupt();
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                // 如果节点p的状态是Node.SIGNAL，就是调用parkAndCheckInterrupt方法阻塞当前线程
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
             // failed为true，表示发生异常，
            // 则将node节点的状态设置成CANCELLED，表示node节点所在线程已取消，不需要唤醒了
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

这个方法与独占锁的acquireQueued方法相比较，不同的有三点：

doAcquireShared方法，调用addWaiter(Node.SHARED)方法，为当前线程创建一个共享模式的节点node。而acquireQueued方法是由外部传递来的。
doAcquireShared方法没有返回值，acquireQueued方法会返回布尔类型的值，是当前线程中断标志位值
最大的区别是重新设置CLH队列头的方法不一样。doAcquireShared方法调用setHeadAndPropagate方法，而acquireQueued方法调用setHead方法。

     // 重新设置CLH队列头，如果CLH队列头的下一个节点为null或者共享模式，
    // 那么就要唤醒共享锁上等待的线程
    private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
        Node h = head;
        // 设置新的同步队列头head
        setHead(node);
        // 如果propagate大于0，
        if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
            (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
            // 获取新的CLH队列头的下一个节点s
            Node s = node.next;
            // 如果节点s是空或者共享模式节点，那么就要唤醒共享锁上等待的线程
            if (s == null || s.isShared())
                doReleaseShared();
        }
    }

     // 释放共享锁
    public final boolean releaseShared(int arg) {
        // 尝试释放共享锁
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            // 唤醒等待共享锁的线程
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

     // 尝试去释放共享锁
    protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

如果子类想实现共享锁，则必须重写这个方法，否则抛出异常。作用是释放当前线程持有的锁，返回true表示已经完全释放锁资源，返回false，表示还持有锁资源。

     // 会唤醒等待共享锁的线程
    private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            // 将同步队列头赋值给节点h
            Node h = head;
            // 如果节点h不为null，且不等于同步队列尾
            if (h != null && h != tail) {
                // 得到节点h的状态
                int ws = h.waitStatus;
                // 如果状态是Node.SIGNAL，就要唤醒节点h后继节点的线程
                if (ws == Node.SIGNAL) {
                    // 将节点h的状态设置成0，如果设置失败，就继续循环，再试一次。
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    // 唤醒节点h后继节点的线程
                    unparkSuccessor(h);
                }
                // 如果节点h的状态是0，就设置ws的状态是PROPAGATE。
                else if (ws == 0 &&
                         !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
            // 如果同步队列头head节点发生改变，继续循环，
            // 如果没有改变，就跳出循环
            if (h == head)
                break;
        }
    }

Condition是为了实现线程之间相互等待的问题。注意Condition对象只能在独占锁中才能使用。

考虑一下情况，有两个线程，生产者线程，消费者线程。当消费者线程消费东西时，发现没有东西，这时它就要等待，让生产者线程生产东西后，在通知它消费。
因为操作的是同一个资源，所以要加锁，防止多线程冲突。而锁在同一时间只能有一个线程持有，所以消费者在让线程等待前，必须释放锁，且唤醒另一个等待锁的线程。
那么在AQS中Condition条件又是如何实现的呢？

首先内部存在一个Condition队列，存储着所有在此Condition条件等待的线程。
await系列方法：让当前持有锁的线程释放锁，并唤醒一个在CLH队列上等待锁的线程，再为当前线程创建一个node节点，插入到Condition队列(注意不是插入到CLH队列中)
signal系列方法：其实这里没有唤醒任何线程，而是将Condition队列上的等待节点插入到CLH队列中，所以当持有锁的线程执行完毕释放锁时，就会唤醒CLH队列中的一个线程，这个时候才会唤醒线程。

     /**
         * 让当前持有锁的线程阻塞等待，并释放锁。如果有中断请求，则抛出InterruptedException异常
         * @throws InterruptedException
         */
        public final void await() throws InterruptedException {
            // 如果当前线程中断标志位是true，就抛出InterruptedException异常
            if (Thread.interrupted())
                throw new InterruptedException();
            // 为当前线程创建新的Node节点，并且将这个节点插入到Condition队列中了
            Node node = addConditionWaiter();
            // 释放当前线程占有的锁，并唤醒CLH队列一个等待线程
            int savedState = fullyRelease(node);
            int interruptMode = 0;
            // 如果节点node不在同步队列中(注意不是Condition队列)
            while (!isOnSyncQueue(node)) {
                // 阻塞当前线程,那么怎么唤醒这个线程呢？
                // 首先我们必须调用signal或者signalAll将这个节点node加入到同步队列。
                // 只有这样unparkSuccessor(Node node)方法，才有可能唤醒被阻塞的线程
                LockSupport.park(this);
                // 如果当前线程产生中断请求，就跳出循环
                if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
                    break;
            }
            // 如果节点node已经在同步队列中了，获取同步锁，只有得到锁才能继续执行，否则线程继续阻塞等待
            if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
                interruptMode = REINTERRUPT;
            // 清除Condition队列中状态不是Node.CONDITION的节点
            if (node.nextWaiter != null)
                unlinkCancelledWaiters();
            // 是否要抛出异常，或者发出中断请求
            if (interruptMode != 0)
                reportInterruptAfterWait(interruptMode);
        }

方法流程：

addConditionWaiter方法：为当前线程创建新的Node节点，并且将这个节点插入到Condition队列中了
fullyRelease方法：释放当前线程占有的锁，并唤醒CLH队列一个等待线程
isOnSyncQueue 方法：如果返回false，表示节点node不在CLH队列中，即没有调用过 signal系列方法，所以调用LockSupport.park(this)方法阻塞当前线程。
如果跳出while循环，表示节点node已经在CLH队列中，那么调用acquireQueued方法去获取锁。
清除Condition队列中状态不是Node.CONDITION的节点

为当前线程创建新的Node节点，并且将这个节点插入到Condition队列中了

    private Node addConditionWaiter() {
            Node t = lastWaiter;
            // 如果Condition队列尾节点的状态不是Node.CONDITION
            if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
                // 清除Condition队列中，状态不是Node.CONDITION的节点，
                // 并且可能会重新设置firstWaiter和lastWaiter
                unlinkCancelledWaiters();
                // 重新将Condition队列尾赋值给t
                t = lastWaiter;
            }
            // 为当前线程创建一个状态为Node.CONDITION的节点
            Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
            // 如果t为null，表示Condition队列为空，将node节点赋值给链表头
            if (t == null)
                firstWaiter = node;
            else
                // 将新节点node插入到Condition队列尾
                t.nextWaiter = node;
            // 将新节点node设置为新的Condition队列尾
            lastWaiter = node;
            return node;
        }

释放当前线程占有的锁，并唤醒CLH队列一个等待线程

    /**
     * 释放当前线程占有的锁，并唤醒CLH队列一个等待线程
     * 如果失败就抛出异常，设置node节点的状态是Node.CANCELLED
     * @return
     */
    final int fullyRelease(Node node) {
        boolean failed = true;
        try {
            int savedState = getState();
            // 释放当前线程占有的锁
            if (release(savedState)) {
                failed = false;
                return savedState;
            } else {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
        } finally {
            if (failed)
                node.waitStatus = Node.CANCELLED;
        }
    }

节点node是不是在CLH队列中

    // 节点node是不是在CLH队列中
    final boolean isOnSyncQueue(Node node) {
        // 如果node的状态是Node.CONDITION，或者node没有前一个节点prev，
        // 那么返回false，节点node不在同步队列中
        if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null)
            return false;
        // 如果node有下一个节点next，那么它一定在同步队列中
        if (node.next != null) // If has successor, it must be on queue
            return true;
        // 从同步队列中查找节点node
        return findNodeFromTail(node);
    }

    // 在同步队列中从后向前查找节点node，如果找到返回true，否则返回false
    private boolean findNodeFromTail(Node node) {
        Node t = tail;
        for (;;) {
            if (t == node)
                return true;
            if (t == null)
                return false;
            t = t.prev;
        }
    }

获取独占锁，这个在独占锁章节已经说过

清除Condition队列中状态不是Node.CONDITION的节点

    private void unlinkCancelledWaiters() {
            // condition队列头赋值给t
            Node t = firstWaiter;
            // 这个trail节点，只是起辅助作用
            Node trail = null;
            while (t != null) {
                //得到下一个节点next。当节点是condition时候，nextWaiter表示condition队列的下一个节点
                Node next = t.nextWaiter;
                // 如果节点t的状态不是CONDITION，那么该节点就要从condition队列中移除
                if (t.waitStatus != Node.CONDITION) {
                    // 将节点t的nextWaiter设置为null
                    t.nextWaiter = null;
                    // 如果trail为null，表示原先的condition队列头节点实效，需要设置新的condition队列头
                    if (trail == null)
                        firstWaiter = next;
                    else
                        // 将节点t从condition队列中移除，因为改变了引用的指向，从condition队列中已经找不到节点t了
                        trail.nextWaiter = next;
                    // 如果next为null，表示原先的condition队列尾节点也实效，重新设置队列尾节点
                    if (next == null)
                        lastWaiter = trail;
                }
                else
                    // 遍历到的有效节点
                    trail = t;
                // 将next赋值给t，遍历完整个condition队列
                t = next;
            }
        }

    /**
         * 如果interruptMode是THROW_IE，就抛出InterruptedException异常
         * 如果interruptMode是REINTERRUPT，则当前线程再发出中断请求
         * 否则就什么都不做
         */
        private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode)
            throws InterruptedException {
            if (interruptMode == THROW_IE)
                throw new InterruptedException();
            else if (interruptMode == REINTERRUPT)
                selfInterrupt();
        }

       // 如果condition队列不为空，将condition队列头节点插入到同步队列中
        public final void signal() {
            // 如果当前线程不是独占锁线程，就抛出IllegalMonitorStateException异常
            if (!isHeldExclusively())
                throw new IllegalMonitorStateException();

            // 将Condition队列头赋值给节点first
            Node first = firstWaiter;
            if (first != null)
                //  将Condition队列中的first节点插入到CLH队列中
                doSignal(first);
        }

如果condition队列不为空，就调用doSignal方法将condition队列头节点插入到CLH队列中。

        // 将Condition队列中的first节点插入到CLH队列中
        private void doSignal(Node first) {
            do {
                // 原先的Condition队列头节点取消，所以重新赋值Condition队列头节点
                // 如果新的Condition队列头节点为null，表示Condition队列为空了
                // ，所以也要设置Condition队列尾lastWaiter为null
                if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
                    lastWaiter = null;
                // 取消first节点nextWaiter引用
                first.nextWaiter = null;
            } while (!transferForSignal(first) &&
                     (first = firstWaiter) != null);
        }

为什么使用while循环，因为只有是Node.CONDITION状态的节点才能插入CLH队列，如果不是这个状态，那么循环Condition队列下一个节点。

      // 返回true表示节点node插入到同步队列中，返回false表示节点node没有插入到同步队列中
    final boolean transferForSignal(Node node) {
        // 如果节点node的状态不是Node.CONDITION，或者更新状态失败，
        // 说明该node节点已经插入到同步队列中，所以直接返回false
        if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
            return false;

        // 将节点node插入到同步队列中，p是原先同步队列尾节点，也是node节点的前一个节点
        Node p = enq(node);
        int ws = p.waitStatus;
        // 如果前一个节点是已取消状态，或者不能将它设置成Node.SIGNAL状态。
        // 就说明节点p之后也不会发起唤醒下一个node节点线程的操作，
        // 所以这里直接调用 LockSupport.unpark(node.thread)方法，唤醒节点node所在线程
        if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
            LockSupport.unpark(node.thread);
        return true;
    }

状态不是 Node.CONDITION的节点，是不能从Condition队列中插入到CLH队列中。直接返回false
调用enq方法，将节点node插入到同步队列中，p是原先同步队列尾节点，也是node节点的前一个节点
如果前一个节点是已取消状态，或者不能将它设置成Node.SIGNAL状态。那么就要LockSupport.unpark(node.thread)方法唤醒node节点所在线程。

     // 将condition队列中所有的节点都插入到同步队列中
        public final void signalAll() {
            if (!isHeldExclusively())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            Node first = firstWaiter;
            if (first != null)
                doSignalAll(first);
        }

    /**
         * 将condition队列中所有的节点都插入到同步队列中
         * @param first condition队列头节点
         */
        private void doSignalAll(Node first) {
            // 表示将condition队列设置为空
            lastWaiter = firstWaiter = null;
            do {
                // 得到condition队列的下一个节点
                Node next = first.nextWaiter;
                first.nextWaiter = null;
                // 将节点first插入到同步队列中
                transferForSignal(first);
                first = next;
                // 循环遍历condition队列中所有的节点
            } while (first != null);
        }

循环遍历整个condition队列，调用transferForSignal方法，将节点插入到CLH队列中。

Condition只能使用在独占锁中。它内部有一个Condition队列记录所有在Condition条件等待的线程(即就是调用await系列方法后等待的线程).
await系列方法：会让当前线程释放持有的锁，并唤醒在CLH队列上的一个等待锁的线程，再将当前线程插入到Condition队列中(注意不是CLH队列)
signal系列方法：并不是唤醒线程，而是将Condition队列中的节点插入到CLH队列中。

使用AQS类来实现独占锁和共享锁：

内部有一个CLH队列，用来记录所有等待锁的线程
通过 acquire系列方法用来获取独占锁，获取失败，则阻塞当前线程
通过release方法用来释放独占锁，释放成功，则会唤醒一个等待独占锁的线程。
通过acquireShared系列方法用来获取共享锁。
通过releaseShared方法用来释放共享锁。
通过Condition来实现线程之间相互等待的。

import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

// 实现一个可重入的独占锁， 必须复写tryAcquire和tryRelease方法
class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    // 尝试获取独占锁， 利用锁的获取次数state属性
    @Override
    protected boolean tryAcquire(int acquires) {
        final Thread current = Thread.currentThread();
        // 获取锁的记录状态state
        int c = getState();
        // 如果c==0表示当前锁是空闲的
        if (c == 0) {
            // 通过CAS原子操作方式设置锁的状态，如果为true，表示当前线程获取的锁，
            // 为false，锁的状态被其他线程更改，当前线程获取的锁失败
            if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                // 设置当前线程为独占锁的线程
                setExclusiveOwnerThread(current);
                return true;
            }
        }
        // 判断当前线程是不是独占锁的线程，因为是可重入锁
        else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
            int nextc = c + acquires;
            if (nextc < 0)
                throw new Error("Maximum lock count exceeded");
            // 更改锁的记录状态
            setState(nextc);
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 释放持有的独占锁， 因为是可重入锁，所以只有当c等于0的时候，表示当前持有锁的完全释放了锁。
    @Override
    protected boolean tryRelease(int releases) {
        // c表示新的锁的记录状态
        int c = getState() - releases;
        // 如果当前线程不是独占锁的线程，就抛出IllegalMonitorStateException异常
        if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        // 标志是否可以释放锁
        boolean free = false;
        // 当新的锁的记录状态为0时，表示可以释放锁
        if (c == 0) {
            free = true;
            // 设置独占锁的线程为null
            setExclusiveOwnerThread(null);
        }
        setState(c);
        return free;
    }
}

public class AQSTest {

    public static void newThread(Sync sync, String name, int time) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 开始运行，准备获取锁");
                // 通过acquire方法，获取锁，如果没有获取到，就等待
                sync.acquire(1);
                try {
                    System.out.println("====线程"+Thread.currentThread().getName()+" 在run方法中获取了锁");
                    lockAgain();
                    try {
                        Thread.sleep(time);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } finally {
                    System.out.println("----线程"+Thread.currentThread().getName()+" 在run方法中释放了锁");
                    sync.release(1);
                }
            }

            private void lockAgain() {
                sync.acquire(1);
                try {
                    System.out.println("====线程"+Thread.currentThread().getName()+"  在lockAgain方法中再次获取了锁");
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } finally {
                    System.out.println("----线程"+Thread.currentThread().getName()+" 在lockAgain方法中释放了锁");
                    sync.release(1);
                }
            }
        },name).start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Sync sync = new Sync();
        newThread(sync, "t1111", 1000);
        newThread(sync, "t2222", 1000);
        newThread(sync, "t3333", 1000);
    }
}

利用AbstractQueuedSynchronizer简单实现一个可重入的独占锁。

要实现独占锁，必须重写tryAcquire和tryRelease方法。否则在获取锁和释放锁的时候，会抛出异常。
直接的调用AQS类的acquire(1)和release(1)方法获取锁和释放锁。

输出结果是

线程t1111 开始运行，准备获取锁
====线程t1111 在run方法中获取了锁
====线程t1111  在lockAgain方法中再次获取了锁
线程t2222 开始运行，准备获取锁
线程t3333 开始运行，准备获取锁
----线程t1111 在lockAgain方法中释放了锁
----线程t1111 在run方法中释放了锁
====线程t2222 在run方法中获取了锁
====线程t2222  在lockAgain方法中再次获取了锁
----线程t2222 在lockAgain方法中释放了锁
----线程t2222 在run方法中释放了锁
====线程t3333 在run方法中获取了锁
====线程t3333  在lockAgain方法中再次获取了锁
----线程t3333 在lockAgain方法中释放了锁
----线程t3333 在run方法中释放了锁