AQS原理剖析

1、引言

在JDK1.5之前，一般是靠synchronized关键字来实现线程对共享变量的互斥访问。synchronized是在字节码上加指令，依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现。

而从JDK1.5以后Java界的一位大神—— Doug Lea 开发了AbstractQueuedSynchronizer(AQS)组件，使用原生java代码实现了synchronized语义。换句话说，Doug Lea没有使用更“高级”的机器指令，也不依靠JDK编译时的特殊处理，仅用一个普普通通的类就完成了代码块的并发访问控制，比那些费力不讨好的实现不知高到哪里去了。

java.util.concurrent包有多重要无需多言，一言以蔽之，是Doug Lea大爷对天下所有Java程序员的怜悯。

AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，是整个java.util.concurrent包的基石，Lock、ReadWriteLock、CountDowndLatch、CyclicBarrier、Semaphore、ThreadPoolExecutor等都是在AQS的基础上实现的。

1、实现原理

并发控制的核心是锁的获取与释放，锁的实现方式有很多种，AQS采用的是一种改进的CLH锁。

2.1 CLH锁

CLH(Craig, Landin, andHagersten locks)是一钟自旋锁，能确保无饥饿性，提供先来先服务的公平性。

何谓自旋锁？它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就是说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，“自旋”一词就是因此而得名

CLH锁是一种基于链表的可扩展、高性能、公平的自旋锁，申请线程只在本地变量上自旋，它不断轮询前驱的状态，如果发现前驱释放了锁就结束自旋。

CLH队列中的结点QNode中含有一个locked字段，该字段若为true表示该线程需要获取锁，且不释放锁，为false表示线程释放了锁。结点之间是通过隐形的链表相连，之所以叫隐形的链表是因为这些结点之间没有明显的next指针，而是通过myPred所指向的结点的变化情况来影响myNode的行为。CLHLock上还有一个尾指针，始终指向队列的最后一个结点。

当一个线程需要获取锁时，会创建一个新的QNode，将其中的locked设置为true表示需要获取锁，然后使自己成为队列的尾部，同时获取一个指向其前趋的引用myPred,然后该线程就在前趋结点的locked字段上旋转，直到前趋结点释放锁。当一个线程需要释放锁时，将当前结点的locked域设置为false，同时回收前趋结点。如上图所示，线程A需要获取锁，其myNode域为true，些时tail指向线程A的结点，然后线程B也加入到线程A后面，tail指向线程B的结点。然后线程A和B都在它的myPred域上旋转，一旦它的myPred结点的locked字段变为false，它就可以获取锁。

2.2 AQS数据模型

AQS维护了一个volatile int state（代表共享资源）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。

AQS的内部队列是CLH同步锁的一种变形。其主要从两方面进行了改造，节点的结构与节点等待机制：

l   在结构上引入了头结点和尾节点，分别指向队列的头和尾，尝试获取锁、入队列、释放锁等实现都与头尾节点相关，

l   为了可以处理timeout和cancel操作，每个node维护一个指向前驱的指针。如果一个node的前驱被cancel，这个node可以前向移动使用前驱的状态字段

l   在每个node里面使用一个状态字段来控制阻塞/唤醒，而不是自旋

l   head结点使用的是傀儡结点

 

FIFO队列中的节点有AQS的静态内部类Node定义：

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1. static final class Node {  
2.    
3.     // 共享模式  
4.     static final Node SHARED = new Node();  
5.    
6.     // 独占模式  
7.     static final Node EXCLUSIVE = null;  
8.    
9.     static final int CANCELLED = 1;  
10.     static final int SIGNAL = -1;  
11.     static final int CONDITION = -2;  
12.     static final int PROPAGATE = -3;  
13.    
14.     /** 
15.      * CANCELLED，值为1，表示当前的线程被取消 
16.      * SIGNAL，值为-1，表示当前节点的后继节点包含的线程需要运行，也就是unpark； 
17.      * CONDITION，值为-2，表示当前节点在等待condition，也就是在condition队列中； 
18.      * PROPAGATE，值为-3，表示当前场景下后续的acquireShared能够得以执行； 
19.      * 值为0，表示当前节点在sync队列中，等待着获取锁。 
20.      */  
21.     volatile int waitStatus;  
22.    
23.     // 前驱结点  
24.     volatile Node prev;  
25.    
26.     // 后继结点  
27.     volatile Node next;  
28.    
29.     // 与该结点绑定的线程  
30.     volatile Thread thread;  
31.    
32.     // 存储condition队列中的后继节点  
33.     Node nextWaiter;  
34.    
35.     // 是否为共享模式  
36.     final boolean isShared() {  
37.         return nextWaiter == SHARED;  
38.     }  
39.    
40.     // 获取前驱结点  
41.     final Node predecessor() throwsNullPointerException {  
42.         Node p = prev;  
43.         if (p == null)  
44.             throw new NullPointerException();  
45.         else  
46.             return p;  
47.     }  
48.    
49.     Node() { // Used to establish initial heador SHARED marker  
50.     }  
51.    
52.     Node(Thread thread, Node mode) { // Used byaddWaiter  
53.         this.nextWaiter = mode;  
54.         this.thread = thread;  
55.     }  
56.    
57.     Node(Thread thread, int waitStatus) { //Used by Condition  
58.         this.waitStatus = waitStatus;  
59.         this.thread = thread;  
60.     }  
61. }  

Node类中有两个常量SHARE和EXCLUSIVE，顾名思义这两个常量用于表示这个结点支持共享模式还是独占模式，共享模式指的是允许多个线程获取同一个锁而且可能获取成功，独占模式指的是一个锁如果被一个线程持有，其他线程必须等待。多个线程读取一个文件可以采用共享模式，而当有一个线程在写文件时不会允许另一个线程写这个文件，这就是独占模式的应用场景。

2.2 CAS操作

AQS有三个重要的变量：

   

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1. // 队头结点  
2. private transient volatile Node head;  
3.   
4. // 队尾结点  
5. private transient volatile Node tail;  
6.   
7. // 代表共享资源  
8. private volatile int state;  
9.   
10. protected final int getState() {  
11.     return state;  
12. }  
13.   
14. protected final void setState(int newState){  
15.     state = newState;  
16. }  
17.   
18. protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {  
19.     return unsafe.compareAndSwapInt(this,stateOffset, expect, update);  
20. }  

compareAndSetState方法是以乐观锁的方式更新共享资源。

独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。而另一个更加有效的锁就是乐观锁。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。乐观锁用到的机制就是CAS，即Compare And Swap。

CAS 指的是现代 CPU 广泛支持的一种对内存中的共享数据进行操作的一种特殊指令。这个指令会对内存中的共享数据做原子的读写操作。简单介绍一下这个指令的操作过程：

首先，CPU 会将内存中将要被更改的数据与期望的值做比较。然后，当这两个值相等时，CPU 才会将内存中的数值替换为新的值。否则便不做操作。最后，CPU 会将旧的数值返回。

这一系列的操作是原子的。它们虽然看似复杂，但却是 Java 5 并发机制优于原有锁机制的根本。简单来说，CAS 的含义是“我认为原有的值应该是什么，如果是，则将原有的值更新为新值，否则不做修改，并告诉我原来的值是多少”。

CAS通过调用JNI（Java Native Interface）调用实现的。JNI允许java调用其他语言，而CAS就是借助C语言来调用CPU底层指令实现的。Unsafe是CAS的核心类，它提供了硬件级别的原子操作

Doug Lea大神在java同步器中大量使用了CAS技术，鬼斧神工的实现了多线程执行的安全性。CAS不仅在AQS的实现中随处可见，也是整个java.util.concurrent包的基石。

 

可以发现，head、tail、state三个变量都是volatile的。

volatile是轻量级的synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。如果一个字段被声明成volatile，Java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。

volatile变量也存在一些局限：不能用于构建原子的复合操作，因此当一个变量依赖旧值时就不能使用volatile变量。而CAS呢，恰恰可以提供对共享变量的原子的读写操作。

volatile保证共享变量的可见性，CAS保证更新操作的原子性，简直是绝配！把这些特性整合在一起，就形成了整个concurrent包得以实现的基石。如果仔细分析concurrent包的源代码实现，会发现一个通用化的实现模式：

1.       首先，声明共享变量为volatile；

2.       然后，使用CAS的原子条件更新来实现线程之间的同步；

3.       同时，配合以volatile的读/写和CAS所具有的volatile读和写的内存语义来实现线程之间的通信。

AQS，非阻塞数据结构和原子变量类（java.util.concurrent.atomic包中的类），这些concurrent包中的基础类都是使用这种模式来实现的，而concurrent包中的高层类又是依赖于这些基础类来实现的。从整体来看，concurrent包的实现示意图如下：

3、源码解读

前面提到过，AQS定义两种资源共享方式：

l   Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如ReentrantLock）

l   Share（共享，多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch）。

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：

l   isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。

l   tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false。

l   tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。

l   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。

l   tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回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。

3.1 acquire(int)

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

此方法是独占模式下线程获取共享资源的顶层入口。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。获取到资源后，线程就可以去执行其临界区代码了。

函数流程如下：

 

1、tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；

2、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获取资源，一直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。

下面再来看看每个方法的实现代码。

3.1.1 tryAcquire(int)

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

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。

AQS只是一个框架，在这里定义了一个接口，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。

这里之所以没有定义成abstract，是因为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。说到底，Doug Lea还是站在咱们开发者的角度，尽量减少不必要的工作量。

3.1.2 addWaiter(Node)

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1. private Node addWaiter(Node mode) {  
2.      // 使用当前线程构造结点  
3.      Node node = new Node(Thread.currentThread(),mode);  
4.       
5.      Node pred = tail;  
6.      if (pred != null) {  //如果队尾结点不为空，将当前节点插入队尾  
7.          node.prev = pred;  
8.          if (compareAndSetTail(pred, node)){  
9.              pred.next = node;  
10.              return node;  
11.          }  
12.      }  
13.      // 队尾结点为空（队列还没有初始化），则转调enq入队  
14.      enq(node);  
15.      return node;  
16.  }  

其中，compareAndSetTail方法也是调用Unsafe类实现CAS操作，更新队尾。

3.1.3 enq(Node)

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1. private Node enq(final Node node) {  
2.     for (;;) {  //CAS自旋，直到插入成功  
3.         Node t = tail;  
4.         if (t == null) { // 队尾为空，则先初始化队列，new一个傀儡节点  
5.             if (compareAndSetHead(newNode()))  
6.                 tail = head;  //头尾指针都指向傀儡节点  
7.         } else {  // 插入队尾  
8.             node.prev = t;  
9.             if (compareAndSetTail(t, node)){  
10.                 t.next = node;  
11.                 return t;  
12.             }  
13.         }  
14.     }  
15. }  

这段代码的精髓就在于CAS自旋volatile变量，也是AtomicInteger、AtomicBoolean等原子量的灵魂。

3.1.4 acquireQueued(Node, int)

通过tryAcquire()和addWaiter()，如果线程获取资源失败，已经被放入等待队列尾部了。但是，后面还有一项重要的事没干，就是让线程进入阻塞状态，直到其他线程释放资源后唤醒自己。过程跟在银行办理业务时排队拿号有点相似，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。

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1. final boolean acquireQueued(final Nodenode, int arg) {  
2.     boolean failed = true;  // 是否获取到了资源  
3.     try {  
4.         boolean interrupted = false;  //等待过程中有没有被中断  
5.         for (;;) {  //自旋，直到  
6.             final Node p = node.predecessor();  
7.             // 前驱是head，则有资格去尝试获取资源  
8.             if (p == head && tryAcquire(arg)) {  
9.                 // 获取资源成功，将自己置为队头，并回收其前驱（旧的队头）  
10.                 setHead(node);  
11.                 p.next = null; // help GC  
12.                 failed = false;  
13.                 return interrupted;  
14.             }  
15.             // 获取资源失败，  
16.             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p,node) &&  
17.                 parkAndCheckInterrupt())  
18.                 interrupted = true;  
19.         }  
20.     } finally {  
21.         if (failed)  
22.             cancelAcquire(node);  
23.     }  
24. }  

如果获取资源失败后，会调用两个函数，shouldParkAfterFailedAcquire和parkAndCheckInterrupt，下面来看看它俩是干什么的。

3.1.5 shouldParkAfterFailedAcquire(Node,Node)

从名字可以猜出来，该函数的作用是“在获取资源失败后是否需要阻塞”：

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1. private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {  
2.     int ws = pred.waitStatus;  // 前驱状态  
3.     if (ws == Node.SIGNAL)  
4.         // Node.SIGNAL，代表前驱释放资源后会通知后继结点  
5.         return true;  
6.     if (ws > 0) {  // 代表前驱已取消任务，相当于退出了等待队列  
7.         do {  // 一个个往前找，找到最近一个正常等待的前驱，排在它的后面  
8.             node.prev = pred = pred.prev;  
9.         } while (pred.waitStatus > 0);  
10.         pred.next = node;  
11.     } else {  
12.         // 前驱状态正常，则将其状态置为SIGNAL，意为，释放资源后通知后继结点  
13.         compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);  
14.     }  
15.     return false;  
16. }  

整个流程中，如果前驱结点的状态不是SIGNAL，那么自己就不能安心去休息，需要去找个安心的休息点，同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿号。

3.1.6 parkAndCheckInterrupt()

如果线程找好安全休息点后，那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息，真正进入等待状态。

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1. private final boolean parkAndCheckInterrupt() {  
2.     LockSupport.park(this);  // 使线程进入waiting状态  
3.     return Thread.interrupted();  
4. }  

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()。

3.1.7 小结

总结下acquire的流程：

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()）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。

3.2 release(int)

release()是acquire()的逆操作，是独占模式下线程释放共享资源的顶层入口。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。

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1. public final boolean release(int arg) {  
2.     if (tryRelease(arg)) {  
3.         Node h = head;  
4.         if (h != null &&h.waitStatus != 0)  //状态不为0，证明需要唤醒后继结点  
5.             unparkSuccessor(h);   
6.         return true;  
7.     }  
8.     return false;  
9. }  

3.2.1 tryRelease(int)

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

跟tryAcquire()一样，这个方法是需要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，也不需要考虑线程安全的问题。

3.2.2 unparkSuccessor(Node)

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1. private void unparkSuccessor(Node node) {  
2.      
3.     int ws = node.waitStatus;  
4.     if (ws < 0)  // 将当前结点状态置零  
5.         compareAndSetWaitStatus(node, ws,0);  
6.   
7.     Node s = node.next;  
8.     if (s == null || s.waitStatus > 0){  //后继结点为空或者已取消  
9.         s = null;  
10.         // 从队尾开始向前寻找，找到第一个正常的后继结点  
11.         for (Node t = tail; t != null&& t != node; t = t.prev)  
12.             if (t.waitStatus <= 0)  
13.                 s = t;  
14.     }  
15.     if (s != null)  
16.         LockSupport.unpark(s.thread);  //唤醒该结点上的线程  
17. }  

逻辑并不复杂，一句话概括：用unpark()唤醒等待队列中最前边的那个未放弃线程。

3.2    acquireShared(int)

此方法是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。

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1. public final void acquireShared(int arg) {  
2.     if (tryAcquireShared(arg) < 0)  
3.         doAcquireShared(arg);  
4. }  
5.   
6. protected int tryAcquireShared(int arg) {  //留给子类实现  
7.     throw new UnsupportedOperationException();  
8. }  

这里tryAcquireShared()依然需要自定义同步器去实现。但是AQS已经把其返回值的语义定义好了：负值代表获取失败；0代表获取成功，但没有剩余资源；正数表示获取成功，还有剩余资源，其他线程还可以去获取。

3.2.1 doAcquireShared(int)

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1. private void doAcquireShared(int arg) {  
2.     final Node node =addWaiter(Node.SHARED);  //以共享模式加入队尾  
3.     boolean failed = true;  
4.     try {  
5.         boolean interrupted = false;  
6.         for (;;) {  
7.             final Node p =node.predecessor();  
8.             if (p == head) {  // 前驱是队头（队头肯定是已经拿到资源的结点）  
9.                 int r =tryAcquireShared(arg);  // 尝试获取资源  
10.                 if (r >= 0) {  //获取资源成功  
11.                    setHeadAndPropagate(node, r);  //将自己置为队头，若还有剩余资源，向后传播  
12.                     p.next = null; // helpGC  
13.                     if (interrupted)  
14.                        selfInterrupt();  //如果等待过程中被打断过，此时将中断补上。  
15.                     failed = false;  
16.                     return;  
17.                 }  
18.             }  
19.             //判断状态，寻找合适的前驱，进入waiting状态，等着被unpark()或interrupt()  
20.             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p,node) &&  
21.                 parkAndCheckInterrupt())  
22.                 interrupted = true;  
23.         }  
24.     } finally {  
25.         if (failed)  
26.             cancelAcquire(node);  
27.     }  
28. }  

该函数的功能类似于独占模式下的acquireQueued()。

跟独占模式比，有一点需要注意的是，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。因为老大先唤醒老二，老二一看资源不够自己用继续park()，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。

3.2.2    setHeadAndPropagate(Node, int)

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1. private void setHeadAndPropagate(Node node,int propagate) {  
2.      Node h = head;  
3.      setHead(node);  // 将自己置为队头  
4.       
5.      if (propagate > 0 || h == null ||h.waitStatus < 0) {   
6.          Node s = node.next;  
7.          if (s == null || s.isShared())  //后继结点也为共享模式，则触发释放资源函数  
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。

3.3 releaseShared(int)

此方法是共享模式下线程释放共享资源的顶层入口。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。

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1. public final boolean releaseShared(int arg){  
2.     if (tryReleaseShared(arg)) {  //尝试释放资源  
3.         doReleaseShared();  //释放成功，继续唤醒后继结点  
4.         return true;  
5.     }  
6.     return false;  
7. }  
8.   
9. protected boolean tryReleaseShared(int arg){  //留给子类实现  
10.     throw new UnsupportedOperationException();  
11. }  

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，这主要是基于可重入的考量；而共享模式下的releaseShared()则没有这种要求，多线程可并发执行，不适用于可重入。

3.3.1 doReleaseShared()

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1. private void doReleaseShared() {  
2.      
3.     for (;;) {   
4.         Node h = head;  
5.         if (h != null && h != tail){  //头结点不为空且有后继结点  
6.             int ws = h.waitStatus;  
7.             if (ws == Node.SIGNAL) {   
8.                 if(!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) //头结点状态，SIGNAL——>0  
9.                     continue;            // 状态更新失败则循环进行，直到成功  
10.                 unparkSuccessor(h);  // 唤醒后继结点  
11.             } else if (ws == 0 &&!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) //头结点状态，0——>PROPAGATE  
12.                 continue;                // 持续循环，直到状态更新成功  
13.         }  
14.         if (h == head)                   // 头结点没变，则结束循环；否则继续  
15.             break;  
16.     }  
17. }  

其余函数已经在上面分析过了。至此，AQS的独占模式与共享模式下的实现原理剖析的差不多了，代码是最好的老师。

除了上面分析的核心方法，AQS还有定义了附带超时功能的tryAcquireNanos()/tryAcquireSharedNanos()方法，以及响应中断的acquireInterruptibly()/acquireSharedInterruptibly()方法，其核心流程与通用方法大同小异，不再赘述。

4、应用实例

我们利用AQS来实现一个不可重入的互斥锁实现。锁资源（AQS里的state）只有两种状态：0表示未锁定，1表示锁定。下边是Mutex的核心源码：

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1. public class Mutex {  
2.      
3.     /** 
4.      *静态内部类，自定义同步器 
5.      */  
6.     private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer{  
7.          
8.         @Override  
9.         protected boolean isHeldExclusively(){   
10.             return getState() == 1;  //是否有资源可用  
11.         }  
12.          
13.         @Override  
14.         public boolean tryAcquire(int acquires){  
15.             assert acquires == 1;  
16.             if (compareAndSetState(0, 1)){  //state:0——>1，代表获取锁  
17.                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());  //设置当前占用资源的线程  
18.                 return true;  
19.             }  
20.             return false;  
21.         }  
22.          
23.         @Override  
24.         protected boolean tryRelease(int releases){  
25.             assert releases == 1;  
26.             if (getState() == 0) {  
27.                 throw newIllegalMonitorStateException();  
28.             }  
29.             setExclusiveOwnerThread(null);  
30.             setState(0);  //state:1——>0，代表释放锁  
31.             return true;  
32.         }  
33.     }  
34.      
35.     private final Sync sync = new Sync();  
36.      
37.     /** 
38.      * 获取锁，可能会阻塞 
39.      */  
40.     public void lock() {  
41.         sync.acquire(1);  
42.     }  
43.    
44.     /** 
45.      * 尝试获取锁，无论成功或失败，立即返回 
46.      */  
47.     public boolean tryLock() {  
48.         return sync.tryAcquire(1);  
49.     }  
50.      
51.     /** 
52.      * 释放锁 
53.      */  
54.     public void unlock() {  
55.         sync.release(1);  
56.     }  
57. }  

同步类在实现时一般都将自定义同步器（sync）定义为内部类，供自己使用；而同步类自己（Mutex）则实现某个接口，对外服务。当然，接口的实现要直接依赖sync，它们在语义上也存在某种对应关系。而sync只用实现资源state的获取-释放方式tryAcquire-tryRelelase，至于线程的排队、等待、唤醒等，上层的AQS都已经实现好了，我们不用关心。

ReentrantLock/CountDownLatch/Semphore这些同步类的实现方式都差不多，不同的地方就在获取-释放资源的方式tryAcquire-tryRelelase。