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  • 并发编程(五)——AbstractQueuedSynchronizer 之 ReentrantLock源码分析

    本文将从 ReentrantLock 的公平锁源码出发,分析下 AbstractQueuedSynchronizer 这个类是怎么工作的,希望能给大家提供一些简单的帮助。

    AQS 结构

    先来看看 AQS 有哪些属性,搞清楚这些基本就知道 AQS 是什么套路了!

    // 头结点,你直接把它当做 当前持有锁的线程 
    private transient volatile Node head;
    // 阻塞的尾节点,每个新的节点进来,都插入到最后,也就形成了一个隐视的链表
    private transient volatile Node tail;
    // 这个是最重要的,不过也是最简单的,代表当前锁的状态,0代表没有被占用,大于0代表有线程持有当前锁
    // 之所以说大于0,而不是等于1,是因为锁可以重入嘛,每次重入都加上1
    private volatile int state;
    // 代表当前持有独占锁的线程,举个最重要的使用例子,因为锁可以重入
    // reentrantLock.lock()可以嵌套调用多次,所以每次用这个来判断当前线程是否已经拥有了锁
    // if (currentThread == getExclusiveOwnerThread()) {state++}
    private transient Thread exclusiveOwnerThread; //继承自AbstractOwnableSynchronizer

    AbstractQueuedSynchronizer 的等待队列示意如下所示,注意了,之后分析过程中所说的 queue,也就是阻塞队列不包含 head,因为head表示当前持有锁的线程,并没有在等待获取锁。

    等待队列中每个线程被包装成一个 node,数据结构是链表,一起看看源码吧:

    static final class Node {
        /** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */
        // 标识节点当前在共享模式下
        static final Node SHARED = new Node();
        /** Marker to indicate a node is waiting in exclusive mode */
        // 标识节点当前在独占模式下
        static final Node EXCLUSIVE = null;
    
        // ======== 下面的几个int常量是给waitStatus用的 ===========
        /** waitStatus value to indicate thread has cancelled */
        // 代码此线程取消了争抢这个锁
        static final int CANCELLED =  1;
        /** waitStatus value to indicate successor's thread needs unparking */
        // 官方的描述是,其表示当前node的后继节点对应的线程需要被唤醒
        static final int SIGNAL    = -1;
        /** waitStatus value to indicate thread is waiting on condition */
        // 本文不分析condition,所以略过吧,下一篇文章会介绍这个
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        // 同样的不分析,略过吧
        static final int PROPAGATE = -3;
        // =====================================================
    
        // 取值为上面的1、-1、-2、-3,或者0(以后会讲到)
        // 这么理解,暂时只需要知道如果这个值 大于0 代表此线程取消了等待,
        // 也许就是说半天抢不到锁,不抢了,ReentrantLock是可以指定timeouot的。。。
        volatile int waitStatus;
        // 前驱节点的引用
        volatile Node prev;
        // 后继节点的引用
        volatile Node next;
        // 这个就是线程本尊
        volatile Thread thread;
        // 这个是在condition中用来构建单向链表,同样下一篇文章中介绍
        Node nextWaiter;
    
    }

    Node 的数据结构其实也挺简单的,就是 thread + waitStatus + pre + next 四个属性而已,如果大家对LinkedList熟悉的话,那就更简单了,如果想了解LinkedList,可以看看我前面的文章JDK1.8源码(二)——java.util.LinkedList

    下面,我们开始说 ReentrantLock 的公平锁,首先,我们先看下 ReentrantLock 的使用方式。

    // 我用个web开发中的service概念吧
    public class OrderService {
        // 使用static,这样每个线程拿到的是同一把锁
        private static ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);
    
        public void createOrder() {
            // 比如我们同一时间,只允许一个线程创建订单
            reentrantLock.lock();
            // 通常,lock 之后紧跟着 try 语句
            try {
                // 这块代码同一时间只能有一个线程进来(获取到锁的线程),
                // 其他的线程在lock()方法上阻塞,等待获取到锁,再进来
                // 执行代码...
            } finally {
                // 释放锁
                // 释放锁必须要在finally里,确保锁一定会被释放,如果写在try里面,发生异常,则有可能不会执行,就会发生死锁
                reentrantLock.unlock();
            }
        }
    }

    ReentrantLock 在内部用了内部类 Sync 来管理锁,所以真正的获取锁和释放锁是由 Sync 的实现类来控制的。

    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    
    }

    Sync 有两个实现,分别为 NonfairSync(非公平锁)和 FairSync(公平锁)

    公平锁:每个线程抢占锁的顺序为先后调用lock方法的顺序依次获取锁,类似于排队吃饭。

    非公平锁:每个线程抢占锁的顺序不定,谁运气好,谁就获取到锁,和调用lock方法的先后顺序无关。

    我们看 FairSync 部分。

    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

    线程抢锁

    我们来看看lock方法的实现

     1 static final class FairSync extends Sync {
     2     private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
     3       // 争锁
     4     final void lock() {
     5         acquire(1);
     6     }
     7     // 来自父类AQS,我直接贴过来这边
     8     // 如果tryAcquire(arg) 返回true,表示尝试获取锁成功,获取到锁,也就结束了。
     9     // 否则,acquireQueued方法会将线程压到队列中
    10     public final void acquire(int arg) { // 此时 arg == 1
    11         // 首先调用tryAcquire(1)一下,名字上就知道,这个只是试一试
    12         // 因为有可能直接就成功了呢,也就不需要进队列排队了
    13         if (!tryAcquire(arg) &&
    14             // tryAcquire(arg)没有成功,这个时候需要把当前线程挂起,放到阻塞队列中。
    15             acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) {
    16               selfInterrupt();
    17         }
    18     }
    19     //先看下tryAcquire方法:使用protected修饰,留空了,是想留给子类去实现
    20     protected boolean tryAcquire(int arg) {
    21         throw new UnsupportedOperationException();
    22     }
    23     
    24     //看FairSync的tryAcquire方法:
    25     // 尝试直接获取锁,返回值是boolean,代表是否获取到锁
    26     // 返回true:1.没有线程在等待锁;2.重入锁,线程本来就持有锁,也就可以理所当然可以直接获取
    27     protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    28         final Thread current = Thread.currentThread();
    29         int c = getState();
    30         // state == 0 此时此刻没有线程持有锁
    31         if (c == 0) {
    32             // 虽然此时此刻锁是可以用的,但是这是公平锁,既然是公平,就得讲究先来后到,
    33             // 看看有没有别人在队列中等了半天了,如果在队列中有等待的线程,则这里就不能获取到锁
    34             if (!hasQueuedPredecessors() &&
    35                 // 如果没有线程在等待,那就用CAS尝试一下,尝试将state的状态从0改成1,成功了就获取到锁了,
    36                 // 不成功的话,只能说明一个问题,就在刚刚几乎同一时刻有个线程抢先了
    37                 // 有其他线程同时进入到了这一步,并且执行CAS改变state状态成功
    38                 compareAndSetState(0, acquires)) {
    39                 // 到这里就是获取到锁了,标记一下,告诉大家,现在是我占用了锁
    40                 setExclusiveOwnerThread(current);
    41                 return true;
    42             }
    43         }
    44           // 会进入这个else if分支,说明是重入了,需要操作:state=state+1
    45         else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
    46             int nextc = c + acquires;
    47             if (nextc < 0)
    48                 throw new Error("Maximum lock count exceeded");
    49             setState(nextc);
    50             return true;
    51         }
    52         // 如果到这里,说明前面的if和else if都没有返回true,说明没有获取到锁
    53         return false;
    54     }
    55 }

     我们来看看 tryAcquire 里面的几个方法

    public final boolean hasQueuedPredecessors() {
        // The correctness of this depends on head being initialized
        // before tail and on head.next being accurate if the current
        // thread is first in queue.
        Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
        Node h = head;
        Node s;
        //如果队列中有等待的线程,则返回true,否则返回false
        return h != t &&
            ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
    }
    //我们看看第38行CAS改变state状态的方法 
    //compareAndSetState(0, acquires)) acquires=1
    
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        //此处调用了sun.misc.Unsafe类方法进行CAS操作
        //this表示AbstractQueuedSynchronizer对象,stateOffset表示state的偏移量,expect此时为0,update为1
        //此方法表示比较state的stateOffset处内存位置中的值和期望的值,如果相同则更新。
        //此时表示把state的值从0改为1,成功返回true;但是同时有可能其他线程也来修改了state的值,已经不为0了,则返回false
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }
    
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    //AbstractQueuedSynchronizer中state属性的偏移量
    private static final long stateOffset;
    //AbstractQueuedSynchronizer中head属性的偏移量,后面以此类推
    private static final long headOffset;
    private static final long tailOffset;
    private static final long waitStatusOffset;
    private static final long nextOffset;
    
    static {
        try {
            //在类加载的时候会通过sun.misc.Unsafe类方法获取AbstractQueuedSynchronizer中各个属性的偏移量,方便后面各种CAS操作
            stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
            headOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
            tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
            waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
            nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (Node.class.getDeclaredField("next"));
    
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
        
    /**
    * 比较obj的offset处内存位置中的值和期望的值,如果相同则更新。此更新是不可中断的。
    * 
    * @param obj 需要更新的对象
    * @param offset obj中整型field的偏移量
    * @param expect 希望field中存在的值
    * @param update 如果期望值expect与field的当前值相同,设置filed的值为这个新值
    * @return 如果field的值被更改返回true
    */
    public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);
    
    //等待队列里没有线程等待,并且CAS改变state成功,则进入第40行代码 setExclusiveOwnerThread(current);
    protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
        //就是对exclusiveOwnerThread赋值
        exclusiveOwnerThread = thread;
    }

    由此我们清楚了tryAcquire(arg)方法的作用,就是改变把state的状态改为1或者加1,并将 exclusiveOwnerThread 赋值为当前线程,如果获取锁成功,则lock()方法结束,主线程里面的业务代码继续往下执行。

    如果不tryAcquire(arg)返回false,则要执行 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)),将当前线程挂起,放到阻塞队列中

    这个方法,首先需要执行:addWaiter(Node.EXCLUSIVE)

      1 /**
      2  * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
      3  *
      4  * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
      5  * @return the new node
      6  */
      7 // 此方法的作用是把线程包装成node,同时进入到队列中
      8 // 参数mode此时是Node.EXCLUSIVE,代表独占模式
      9 private Node addWaiter(Node mode) {
     10     Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
     11     // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
     12     // 以下几行代码想把当前node加到链表的最后面去,也就是进到阻塞队列的最后
     13     Node pred = tail;
     14 
     15     // tail!=null => 队列不为空
     16     if (pred != null) { 
     17         // 设置自己的前驱 为当前的队尾节点
     18         node.prev = pred; 
     19         // 用CAS把自己设置为队尾,就是更新tail的值,pred表示tail原始值,node表示期望更新的值, 如果成功后,tail == node了
     20         if (compareAndSetTail(pred, node)) { 
     21             // 进到这里说明设置成功,当前node==tail, 将自己与之前的队尾相连
     22             // 上面已经有 node.prev = pred
     23             // 加上下面这句,也就实现了和之前的尾节点双向连接了
     24             // pred为临时变量,表示之前的队尾节点,现在将队尾节点的next指向node,则将node添加到队尾了
     25             pred.next = node;
     26             // 线程入队了,可以返回了
     27             return node;
     28         }
     29     }
     30     // 仔细看看上面的代码,如果会到这里,
     31     // 说明 pred==null(队列是空的) 或者 CAS失败(有线程在竞争入队)
     32     enq(node);
     33     return node;
     34 }
     35 
     36 /**
     37  * Inserts node into queue, initializing if necessary. See picture above.
     38  * @param node the node to insert
     39  * @return node's predecessor
     40  */
     41 // 采用自旋的方式入队
     42 // 之前说过,到这个方法只有两种可能:等待队列为空,或者有线程竞争入队,
     43 // 自旋在这边的语义是:CAS设置tail过程中,竞争一次竞争不到,我就多次竞争,总会排到的
     44 private Node enq(final Node node) {
     45     for (;;) {
     46         Node t = tail;
     47         // 之前说过,队列为空也会进来这里
     48         if (t == null) { // Must initialize
     49             // 初始化head节点
     50             // 还是一步CAS,你懂的,现在可能是很多线程同时进来呢
     51             if (compareAndSetHead(new Node()))
     52                 // 给后面用:这个时候head节点的waitStatus==0
     53                 // 这个时候有了head,但是tail还是null,设置一下,
     54                 // 注意:这里只是设置了tail=head,这里还没return
     55                 // 所以,设置完了以后,继续for循环,下次就到下面的else分支了
     56                 tail = head;
     57         } else {
     58             // 下面几行,和上一个方法 addWaiter 是一样的,
     59             // 只是这个套在无限循环里,反正就是将当前线程排到队尾,有线程竞争的话排不上重复排
     60             node.prev = t;
     61             if (compareAndSetTail(t, node)) {
     62                 t.next = node;
     63                 return t;
     64             }
     65         }
     66     }
     67 }
     68 
     69 
     70 // 现在,又回到这段代码了
     71 // if (!tryAcquire(arg) 
     72 //        && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) 
     73 //     selfInterrupt();
     74 
     75 // 下面这个方法,参数node,经过addWaiter(Node.EXCLUSIVE),此时已经进入阻塞队列
     76 // 注意一下:如果acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))返回true的话,
     77 // 意味着上面这段代码将进入selfInterrupt(),所以正常情况下,下面应该返回false
     78 // 这个方法非常重要,应该说真正的线程挂起,然后被唤醒后去获取锁,都在这个方法里了
     79 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
     80     boolean failed = true;
     81     try {
     82         boolean interrupted = false;
     83         for (;;) {
     84             //获取node的prev节点(node的上一个节点)
     85             final Node p = node.predecessor();
     86             // p == head 说明当前节点虽然进到了阻塞队列,但是是阻塞队列的第一个,因为它的前驱是head
     87             // 注意,阻塞队列不包含head节点,head一般指的是占有锁的线程,head后面的才称为阻塞队列
     88             // 所以当前节点可以去试抢一下锁
     89             // 这里我们说一下,为什么可以去试试:
     90             // 首先,它是队头,这个是第一个条件,其次,当前的head有可能是刚刚初始化的node,
     91             // enq(node) 方法里面有提到,head是延时初始化的,而且new Node()的时候没有设置任何线程
     92             // 也就是说,当前的head不属于任何一个线程,所以作为队头,可以去试一试,
     93             // tryAcquire已经分析过了, 忘记了请往前看一下,就是简单用CAS试操作一下state
     94             if (p == head && tryAcquire(arg)) {
     95                 //到这里说明刚加入到等待队列里面的node只有一个,并且此时获取锁成功,设置head为node
     96                 setHead(node);
     97                 //将之前的head的next设为null方便jvm垃圾回收
     98                 p.next = null; // help GC
     99                 failed = false;
    100                 //此时interrupted = false;
    101                 return interrupted;
    102             }
    103             // 到这里,说明上面的if分支没有成功,要么当前node本来就不是队头,
    104             // 要么就是tryAcquire(arg)没有抢赢别人,继续往下看
    105             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
    106                 parkAndCheckInterrupt())
    107                 interrupted = true;
    108         }
    109     } finally {
    110         if (failed)
    111             cancelAcquire(node);
    112     }
    113 }
    114 
    115 /**
    116  * Checks and updates status for a node that failed to acquire.
    117  * Returns true if thread should block. This is the main signal
    118  * control in all acquire loops.  Requires that pred == node.prev
    119  *
    120  * @param pred node's predecessor holding status
    121  * @param node the node
    122  * @return {@code true} if thread should block
    123  */
    124 // 刚刚说过,会到这里就是没有抢到锁呗,这个方法说的是:"当前线程没有抢到锁,是否需要挂起当前线程?"
    125 // 第一个参数是前驱节点,第二个参数才是代表当前线程的节点
    126 private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    127     int ws = pred.waitStatus;
    128     // 前驱节点的 waitStatus == -1 ,说明前驱节点状态正常,当前线程需要挂起,直接可以返回true
    129     if (ws == Node.SIGNAL)
    130         /*
    131          * This node has already set status asking a release
    132          * to signal it, so it can safely park.
    133          */
    134         return true;
    135 
    136     // 前驱节点 waitStatus大于0 ,之前说过,大于0 说明前驱节点取消了排队。这里需要知道这点:
    137     // 进入阻塞队列排队的线程会被挂起,而唤醒的操作是由前驱节点完成的。
    138     // 所以下面这块代码说的是将当前节点的prev指向waitStatus<=0的节点,
    139     // 简单说,如果前驱节点取消了排队,
    140     // 找前驱节点的前驱节,往前循环总能找到一个waitStatus<=0的节点
    141     if (ws > 0) {
    142         /*
    143          * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
    144          * indicate retry.
    145          */
    146         do {
    147             node.prev = pred = pred.prev;
    148         } while (pred.waitStatus > 0);
    149         pred.next = node;
    150     } else {
    151         /*
    152          * waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we
    153          * need a signal, but don't park yet.  Caller will need to
    154          * retry to make sure it cannot acquire before parking.
    155          */
    156         // 仔细想想,如果进入到这个分支意味着什么
    157         // 前驱节点的waitStatus不等于-1和1,那也就是只可能是0,-2,-3
    158         // 在我们前面的源码中,都没有看到有设置waitStatus的,所以每个新的node入队时,waitStatu都是0
    159         // 用CAS将前驱节点的waitStatus设置为Node.SIGNAL(也就是-1)
    160         compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    161     }
    162     return false;
    163 }
    164 
    165 // private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)
    166 // 这个方法结束根据返回值我们简单分析下:
    167 // 如果返回true, 说明前驱节点的waitStatus==-1,是正常情况,那么当前线程需要被挂起,等待以后被唤醒
    168 // 我们也说过,以后是被前驱节点唤醒,就等着前驱节点拿到锁,然后释放锁的时候叫你好了
    169 // 如果返回false, 说明当前不需要被挂起,为什么呢?往后看
    170 
    171 // 跳回到前面是这个方法
    172 // if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
    173 //                parkAndCheckInterrupt())
    174 //                interrupted = true;
    175 
    176 // 1. 如果shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)返回true,
    177 // 那么需要执行parkAndCheckInterrupt():
    178 
    179 // 这个方法很简单,因为前面返回true,所以需要挂起线程,这个方法就是负责挂起线程的
    180 // 这里用了LockSupport.park(this)来挂起线程,然后就停在这里了,等待被唤醒=======
    181 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    182     LockSupport.park(this);
    183     return Thread.interrupted();
    184 }
    185 
    186 // 2. 接下来说说如果shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)返回false的情况
    187 
    188 // 仔细看shouldParkAfterFailedAcquire(p, node),我们可以发现,其实第一次进来的时候,一般都不会返回true的,原因很简单,前驱节点的waitStatus=-1是依赖于后继节点设置的。
    189 //intwaitStatus默认值为0,也就是说,我都还没给前驱设置-1呢,怎么可能是true呢,但是要看到,这个方法是套在循环里的,所以第二次进来的时候状态就是-1了。
    190 
    191 // 为什么shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)返回false的时候不直接挂起线程:
    192 // 如果 head后面的节点 if (ws > 0)这里有多个节点的waitStatus都为1,这里多次循环之后,node的prev指向了head,此时还需要挂起吗?当然是不需要了,下一次for循环,就能获取到锁了。

    解锁操作

    最后,就是还需要介绍下唤醒的动作了。我们知道,正常情况下,如果线程没获取到锁,线程会被 LockSupport.park(this); 挂起停止,等待被唤醒。

    // 唤醒的代码还是比较简单的,你如果上面加锁的都看懂了,下面都不需要看就知道怎么回事了
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }
    
    public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    // 回到ReentrantLock看tryRelease方法
    protected final boolean tryRelease(int releases) {
        int c = getState() - releases;
        if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        // 是否完全释放锁
        boolean free = false;
        // 其实就是重入的问题,如果c==0,也就是说没有嵌套锁了,可以释放了,否则还不能释放掉
        if (c == 0) {
            free = true;
            setExclusiveOwnerThread(null);
        }
        setState(c);
        return free;
    }
    
    /**
     * Wakes up node's successor, if one exists.
     *
     * @param node the node
     */
    // 唤醒后继节点
    // 从上面调用处知道,参数node是head头结点
    private void unparkSuccessor(Node node) {
        /*
         * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
         * to clear in anticipation of signalling.  It is OK if this
         * fails or if status is changed by waiting thread.
         */
        int ws = node.waitStatus;
        // 如果head节点当前waitStatus<0, 将其修改为0
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
        /*
         * Thread to unpark is held in successor, which is normally
         * just the next node.  But if cancelled or apparently null,
         * traverse backwards from tail to find the actual
         * non-cancelled successor.
         */
        // 下面的代码就是唤醒后继节点,但是有可能后继节点取消了等待(waitStatus==1)
        // 从队尾往前找,找到waitStatus<=0的所有节点中排在最前面的一个
        Node s = node.next;
        //如果头节点后面的第一个节点状态为-1,并没有被取消,是不会进入到下面的方法中
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            // 从后往前找,仔细看代码,不必担心中间有节点取消(waitStatus==1)的情况
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            // 唤醒线程
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

    但是为什么要从后面开始遍历寻找waitStatus<=0的所有节点中排在最前面的一个,为什么不从前面的节点开始找呢?
    这个问题的答案在 addWaiter(Node mode)方法中,看下面的代码:

     1 Node pred = tail;
     2     if (pred != null) {
     3         node.prev = pred;
     4         // 1. 先设置的 tail
     5         if (compareAndSetTail(pred, node)) {
     6             // 2. 设置前驱节点的后继节点为当前节点
     7             pred.next = node;
     8             return node;
     9         }
    10 }

    这里存在并发问题:从前往后寻找不一定能找到刚刚加入队列的后继节点。

    如果此时正有一个线程加入等待队列的尾部,执行到上面第7行,第7行还未执行,解锁操作如果从前面开始找 头节点后面的第一个节点状态为-1的节点,此时是找不到这个新加入的节点的,因为尾节点的next 还未指向新加入的node,但是从后面开始遍历的话,那就不存在这种情况。

    唤醒线程以后,被唤醒的线程将从以下代码中继续往前走:我们刚才是找到head后面第一个状态为-1的节点里面的线程进行唤醒

    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this); // 刚刚线程被挂起在这里了
        return Thread.interrupted();
    }
    // 又回到这个方法了:acquireQueued(final Node node, int arg),这个时候,node的前驱是head了

    此时第一个等待节点已经被唤醒,则第一个等待节点里面的线程继续执行 acquireQueued ,此时acquireQueued 方法中 85行处p已经是head节点了,94行处就可以继续尝试获取锁了。依次循环,这个节点获取到锁,解锁后,等待队列head节点后第一个节点进行唤醒获取锁。

    总结

    在并发环境下,加锁和解锁需要以下三个部件的协调:

    1. 锁状态。我们要知道锁是不是被别的线程占有了,这个就是 state 的作用,它为 0 的时候代表没有线程占有锁,可以去争抢这个锁,用 CAS 将 state 设为 1,如果 CAS 成功,说明抢到了锁,这样其他线程就抢不到了,如果锁重入的话,state进行+1 就可以,解锁就是减 1,直到 state 又变为 0,代表释放锁,所以 lock() 和 unlock() 必须要配对啊。然后唤醒等待队列中的第一个线程,让其来占有锁。
    2. 线程的阻塞和解除阻塞。AQS 中采用了 LockSupport.park(thread) 来挂起线程,用 unpark 来唤醒线程。
    3. 阻塞队列。因为争抢锁的线程可能很多,但是只能有一个线程拿到锁,其他的线程都必须等待,这个时候就需要一个 queue 来管理这些线程,AQS 用的是一个 FIFO 的队列,就是一个链表,每个 node 都持有后继节点的引用。
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