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【Java并发编程】4. 一文搞定JUC半壁江山 AQS

AQS

AQS了解

在JDK中我们一般用AQS来构建跟实现显示锁，语言层面我们一般用关键字Syn来实现。AQS(AbstractQueuedSynchronizer 抽象队列同步器)在上一文中被广泛使用。比如CountDownLatch,ThreadPoolExecutor,ReentrantLock,读写锁等，几乎占据了JUC并发包里的半壁江山，FutureTask在JDK 7前用的AQS,现在也是用的AQS思想。
在这里插入图片描述
我们以CountDownLatch为例，在CountDownLatch中有有一个静态的final类Sync来实现AbstractQueuedSynchronizer中的若干独占式方法。这种方式说白了就是将更具体的细节实现进行了封装，调用者只关注更粗旷的几个对外接口即可。

public class CountDownLatch {
    /**
     * Synchronization control For CountDownLatch.
     * Uses AQS state to represent count.
     */
    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { //此处是关键
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
...
}

AQS中模版模式

AbstractQueuedSynchronizer是个抽象类，所有用到方法的类都要继承此类的若干方法，涉及到的设计模式就是模版模式。

板方法模式是类的行为模式。准备一个抽象类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现。关键在于夫类有个框架方法。

抽象类

public abstract class SendCustom {
	public abstract void to();
	public abstract void from();
	public void date() {
		System.out.println(new Date());
	}
	public abstract void send();
	
	// 注意此处 框架方法-模板方法
	public void sendMessage() {
		to();
		from();
		date();
		send();
	}
}

模版方法派生类

public class SendSms extends SendCustom {

	@Override
	public void to() {
		System.out.println("sowhat");
	}

	@Override
	public void from() {
		System.out.println("jack");
	}

	@Override
	public void send() {
		System.out.println("Send message");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		SendCustom sendC = new SendSms();
		sendC.sendMessage();
	}
}

AQS重要方法

模板方法

模版方法分为独占式跟共享式，根据我们子类需要不同调用不同的模版方法。

独占式获取

accquire
不可中断获取锁accquire是获取独占锁方法，acquire尝试获取资源，成功则直接返回，不成功则进入等待队列，这个过程不会被线程中断，被外部中断也不响应，获取资源后才再进行自我中断selfInterrupt()。

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

这里面有三个方法

Acquire(arg)

tryAcquire(arg) 顾名思义，它就是尝试获取锁,需要我们自己实现具体细节

addWaiter(Node.EXCLUSIVE)

主要功能是一旦尝试获取锁未成功，就要使用该方法将其加入同步队列尾部，由于可能有多个线程并发加入队尾产生竞争，因此，采用compareAndSetTail锁方法来保证同步

quireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)

一旦加入同步队列，就需要使用该方法，自旋阻塞唤醒来不断的尝试获取锁，直到被中断或获取到锁。

acquireInterruptibly
可中断获取锁acquireInterruptibly相比于acquire支持响应中断。在acquire中，如果park操作被中断，那么只是记录了interrupted状态，然后继续进入循环判断是否可以acquire或者阻塞。而在acquireInterruptibly中，一旦被中断，那么就立即抛出InterruptedException异常。其他方面两个方法并没有显著不同。
tryAcquireNanos
该方法的调用可以被中断，增加了超时则失败的功能。可以说该方法的实现与上述两方法没有任何区别。时间功能上就是用的标准超时功能，如果剩余时间小于0那么acquire失败，如果该时间大于一次自旋锁时间(1000L)，并且可以被阻塞，那么调用LockSupport.parkNanos方法阻塞线程。

该方法一般会有以下几种情况产生：

在指定时间内，线程获取到锁，返回true。

当前线程在超时时间内被中断，抛中断异常后，线程退出。

到截止时间后线程仍未获取到锁，此时线程获得锁失败，不再等待直接返回false。

共享式获取

该模版方法的工作：

调用tryAcquireShared(arg) 尝试获得资源。

未获得资源则函数返回值是负数，需要通过doAcquireShared(arg)进入等待队列，等待获取资源

获得资源(说明此时有剩余资源)则返回正数，因为是共享说明别的线程也可以来获得。

acquireShared

    public final void acquireShared(int arg) {
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            doAcquireShared(arg);
    }

acquireSharedInterruptibly
无非就是可中断性的共享方法

public final void acquireSharedInterruptibly(long arg)  throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())       // 如果线程被中断，则抛出异常
        throw new InterruptedException();
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)  // 如果tryAcquireShared()方法获取失败，则调用如下的方法
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

tryAcquireSharedNanos
动作如下：尝试以共享模式获取，如果被中断则中止，如果超过给定超时期则失败。实现此方法首先要检查中断状态，然后至少调用一次 tryacquireshared(long)，并在成功时返回。否则，在成功、线程中断或超过超时期之前，线程将加入队列，可能反复处于阻塞或未阻塞状态，并一直调用 tryacquireshared(long)。

    public final boolean tryAcquireSharedNanos(long arg, long nanosTimeout)
            throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||
            doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
    }

独占式释放

release独占锁的释放调用unlock方法，而该方法实际调用了AQS的release方法
这段代码逻辑比较简单，如果同步状态释放成功（tryRelease返回true）则会执行if块中的代码，当head指向的头结点不为null，并且该节点的状态值不为0的话才会执行unparkSuccessor()方法。

    public final boolean release(long arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

共享式释放

releaseShared首先去尝试释放资源tryReleaseShared(arg)，如果释放成功了，就代表有资源空闲出来，那么就用doReleaseShared()去唤醒后续结点。

public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

比如CountDownLatch的countDown()具体实现：

    public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }

子类需实现方法

子类要实现的父类方法也分为独占式跟共享式

独占式获取

tryAcquire
顾名思义，就是尝试获取锁，AQS在这里没有对其进行功能的实现，只有一个抛出异常的语句，我们需要自己对其进行实现，可以对其重写实现公平锁、不公平锁、可重入锁、不可重入锁

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

独占式释放

tryRelease 尝试释放独占锁，需要子类实现。

  protected boolean tryRelease(long arg) {
       throw new UnsupportedOperationException();
   }

共享式获取

tryAcquireShared 尝试进行共享锁的获得，需要子类实现。

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

共享式释放

tryReleaseShared尝试进行共享锁的释放，需要子类实现。

    protected boolean tryReleaseShared(long arg) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

查询是否处于独占模式

isHeldExclusively 该函数的功能是查询当前的工作模式是否是独占模式。需要子类实现。

    protected boolean isHeldExclusively() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

状态标志位

state因为用volatile因此保证了我们操作的可见性，所以任何线程通过getState()获得状态都是可以得到最新值，但是setState()无法保证原子性，因此AQS给我们提供了compareAndSetState方法利用底层UnSafe的CAS功能来实现原子性。

    /**
     * The synchronization state.
     */
    private volatile long state;
    -------------
    protected final long getState() {
        return state;
    }
    -------------
    protected final void setState(long newState) {
        state = newState;
    }
   -------------
   protected final boolean compareAndSetState(long expect, long update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapLong(this, stateOffset, expect, update);
    }

自我实现独占锁

ReentrantLock是继承自Lock接口实现的独占式可重入锁。因为查阅源码可以知道ReentrantLock是跟AQS进行组合来实现的，Lock主要接口如下：
在这里插入图片描述
MyLock:

public class SelfLock implements Lock {

    // state 表示获取到锁 state=1 获取到了锁，state=0，表示这个锁当前没有线程拿到
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        //是否占用
        protected boolean isHeldExclusively() {
            return getState() == 1;
        }
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            if (compareAndSetState(0, 1)) { 
            // 拿之前我希望没线程拿到，我拿到设置为1
            // 目前的实现的独占锁是无法实现可重入的哦，
            // 因为第二次拿时候 原始值以及是1了
               setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); 
               //独占模式 告诉系统那个线程目前拿到线程锁了
                return true;
            }
            return false;
        }
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            if (getState() == 0) {
                throw new UnsupportedOperationException();
            }
            setExclusiveOwnerThread(null); 
            //当前锁无线程 占用。
            setState(0);
            //此时我们是独占锁，没有线程抢着来释放，因此用此方法即可
            return true;
        }
        Condition newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }
    private final Sync sycn = new Sync();
    @Override
    public void lock() {
        sycn.acquire(1);
    }
    @Override
    public boolean tryLock() {
        return sycn.tryAcquire(1);
    }
    @Override
    public void unlock() {
        sycn.release(1);
    }
	@Override
	public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
		return sycn.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
	}
    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        sycn.acquireInterruptibly(1);
    }
    @Override
    public Condition newCondition() {
        return sycn.newCondition();
    }
}

AQS底层

AQS内部维护着一个FIFO的队列，即CLH队列，该队列一个自旋锁。能确保无饥饿性。提供先来先服务的公平性。AQS的同步机制就是依靠CLH队列实现的。CLH队列是FIFO的双端双向链表队列(之所以双向是方便尾部节点插入，可直接获得目前尾节点)，实现公平锁。线程通过AQS获取锁失败，就会将线程封装成一个Node节点，通过CAS原子操作插入队列尾。当有线程释放锁时，会尝试让队头的next节点占用锁，在CLH中头节点是获得锁的切记。

CLH队列由Node对象组成，其中Node是AQS中的内部类。
static final Node SHARED = new Node(); 标识共享锁
static final Node EXCLUSIVE = null;标识独占锁

同时Node节点中有若干final变量值来表示当前节点的状态。

CANCELLED = 1

由于该节点线程等待超时或者被中断，需要从同步队列中取消等待，则该线程被置1。节点进入了取消状态，该类型节点不会参与竞争，且会一直保持取消状态。

SIGNAL = -1

后继的节点处于等待状态，当前节点的线程如果释放了同步状态或者被取消（当前节点状态置为-1），将会通知后继节点，使后继节点的线程得以运行。

CONDITION = -2

节点处于等待队列中，节点线程等待在Condition上，当其他线程对Condition调用了signal()方法后，该节点从等待队列中转移到同步队列中，加入到对同步状态的获取中。

PROPAGATE = -3

表示下一次的共享状态会被无条件的传播下去,因为共享锁可能出现同时有N个锁可以用，这时候直接让后面的N个节点都来工作。

INITIAL = 0

初始状态.

在Node节点中一般通过waitStatus获得以上5种状态的一种。
Node prev：前驱节点
Node next：后继节点
Thread thread：获取锁失败的线程保存在Node节点中。
Node nextWaiter：当我们调用了Condition后他也有一个等待队列。

在这里插入图片描述

独占式加入同步队列

同步器AQS中包含两个节点类型的引用：一个指向头结点的引用（head),一个指向尾节点的引用（tail），如果加入的节点是OK的则会直接运行该节点，当若干个线程抢锁失败了那么就会抢着加入到同步队列的尾部，因为是抢着加入这个时候用CAS来设置尾部节点。
在这里插入图片描述
入口代码：

tryAcquire

该方法是需要自我实现的，在上面的demo中可见一斑，就是返回是否获得了锁。

addWaiter(Node.EXCLUSIVE,arg)

   /**
    * 如果尝试获取同步状态失败的话,则构造同步节点（独占式的Node.EXCLUSIVE），通过addWaiter(Node node,int args)方法将该节点加入到同步队列的队尾。
    */
    private Node addWaiter(Node mode) {
// 用当前线程构造一个Node对象，mode是一个表示Node类型的字段，或者说是这个节点是独占的还是共享的
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // 将目前队列中尾部节点给pred
        Node pred = tail;
        // 队列不为空的时候
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
   // 先尝试通过AQS方式修改尾节点为最新的节点，如果修改失败，意味着有并发，
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        //第一次尝试添加尾部失败说明有并发，此时进入自旋
        enq(node);
        return node;
    }

自旋enq
enq方法将并发添加节点的请求通过CAS跟自旋将尾节点的添加变得串行化起来。说白了就是让节点放到正确的队尾位置。

/**
    * 这里进行了循环，如果此时存在了tail就执行同上一步骤的添加队尾操作，如果依然不存在，
     * 就把当前线程作为head结点。插入节点后，调用acquireQueued()进行阻塞
     */
    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
            Node t = tail;
            if (t == null) { // Must initialize
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {
                node.prev = t;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }

acquireQueued
acquireQueued是当前Node节点线程在死循环中获取同步状态，而只有前驱节点是头节点才能尝试获取锁，原因是：

1.头结点是成功获取同步状态（锁）的节点，而头节点的线程释放了同步状态以后，将会唤醒其后继节点，后继节点的线程被唤醒后要检查自己的前驱节点是否为头结点。
2.维护同步队列的FIFO原则，节点进入同步队列之后，就进入了一个自旋的过程，每个节点都在不断的执行for死循环。

    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            // 自旋检查当前节点的前驱节点是否为头结点，才能获取锁
            for (;;) {
                // 获取节点的前驱节点
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                // 节点中的线程循环的检查，自己的前驱节点是否为头节点
                // 只有当前节点 前驱节点是头节点才会 再次调用我们实现的方法tryAcquire
                    // 接下来无非就是将当前节点设置为头结点，移除之前的头节点
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                // 否则检查前一个节点的状态，看当前获取锁失败的线程是否要挂起
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
       //如果需要挂起，借助JUC包下面的LockSupport类的静态方法park挂起当前线程，直到被唤醒
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true; // 两个判断都是true说明 则置true
            }
        } finally {
            //如果等待过程中没有成功获取资源（如timeout，或者可中断的情况下被中断了），那么取消结点在队列中的等待。
            if (failed)
               //取消请求，将当前节点从队列中移除
                cancelAcquire(node);
        }
    }

如果成功就返回，否则就执行shouldParkAfterFailedAcquire、parkAndCheckInterrupt来达到阻塞效果。
5. shouldParkAfterFailedAcquire
第二步的addWaiter()构造的新节点，waitStatus的默认值是0。此时，会进入最后一个if判断，CAS设置pred.waitStatus SIGNAL，最后返回false。由于返回false，第四步的acquireQueued会继续进行循环。假设node的前继节点pred仍然不是头结点或锁获取失败，则会再次进入shouldParkAfterFailedAcquire()。上一轮循环中已经将pred.waitStatu = -1了，则这次会进入第一个判断条件，直接返回true，表示应该阻塞调用parkAndCheckInterrupt。

那么什么时候会遇到ws > 0呢？当pred所维护的获取请求被取消时（也就是node的waitStatus 值为CANCELLED），这时就会循环移除所有被取消的前继节点pred，直到找到未被取消的pred。移除所有被取消的前继节点后，直接返回false。

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus; // 获得前驱节点的状态
        if (ws == Node.SIGNAL) //此处是第二次设置
            return true;
        if (ws > 0) {
           do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
           //  此处是第一次设置
           compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);// unsafe级别调用设置
        }
        return false;
    }

parkAndCheckInterrupt
主要任务是暂停当前线程然后查看是否已经暂停了。

    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this); // 调用park()使线程进入waiting状态
        return Thread.interrupted();// 如果被唤醒，查看自己是不是已经被中断了。
    }

cancelAcquire
acquireQueued方法的finally会判断 failed值，默认为是被中断或者timeout了，正常运行时候自旋出来的时候会是false，如果中断或者timeout了则会是true，执行cancelAcquire，其中核心代码是node.waitStatus = Node.CANCELLED。
selfInterrupt

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

除头节点所有节点都在自选获取同步状态：
在这里插入图片描述
加入的整体流程如下：

独占式释放队列头节点

release()会调用tryRelease方法尝试释放当前线程持有的锁，成功的话唤醒后继线程，并返回true，否则直接返回false。

    public final boolean release(long arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

tryRelease
这个是子类需要自我实现的，没啥说的根据业务需要实现。
unparkSuccessor
唤醒头结点的后继节点。

    private void unparkSuccessor(Node node) {
       int ws = node.waitStatus; // 获得头节点状态
        if (ws < 0) //如果头节点装小于0 则将其置为0
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
        Node s = node.next; //这个是新的头节点
        if (s == null || s.waitStatus > 0) { 
        // 如果新头节点不满足要求
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            //从队列尾部开始往前去找最前面的一个waitStatus小于0的节点
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)//唤醒后继节点对应的线程
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

共享锁的添加

Semaphore 这就是共享锁的一个实现类，在初始化的时候就规定了共享锁池的大小N，有一个线程获得了锁，可用数就减少1个。有一个线程释放锁可用数就增加1个。如果有>=2的线程同时释放锁，则此时有多个锁可用。这个时候就可以同时唤醒两个锁setHeadAndPropagate。

在这里插入图片描述

共享锁demo

借鉴Semaphore 的实现，可以实现自己的共享锁池。

public class TrinityLock {

    // 为3表示允许3个线程同时获得锁
    private final Sync sync = new Sync(3);

    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        Sync(int count) {
            if (count <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException("count must large than zero.");
            }
            setState(count); //初始化锁的个数
        }

        public int tryAcquireShared(int reduceCount) {
            for (; ; ) {
                int current = getState();
                int newCount = current - reduceCount;
                if (newCount < 0 || compareAndSetState(current, newCount)) {
                    // 如果出现了 newCount 为负数 外面的判断会进行自旋等待
                    return newCount;
                }
            }
        }

        public boolean tryReleaseShared(int returnCount) {
            for (; ; ) {
                int current = getState();
                int newCount = current + returnCount;
                if (compareAndSetState(current, newCount)) {
                    return true;
                }
            }
        }

        final ConditionObject newCondition() {
            return new ConditionObject();
        }
    }

    public void lock() {
        sync.acquireShared(1);
    }

    public void unlock() {
        sync.releaseShared(1);
    }

    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }

    public boolean tryLock() {
        return sync.tryAcquireShared(1) >= 0;
    }

    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(time));
    }

    public Condition newCondition() {
        return sync.newCondition();
    }
}

Condition讲解

Condition是JDK5后引入的Interface，它用来替代传统的Object的wait()/notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()/notify()，使用Condition的await()/signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。简单说，他的作用是使得某些线程一起等待某个条件(Condition），只有当该条件具备(signal 或者 signalAll方法被调用)时，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。wait()/notify()这些都更倾向于底层的实现开发，而Condition接口更倾向于代码实现的等待通知效果。两者之间的区别与共通点如下：
在这里插入图片描述
敲重点：一个Condition对象就有一个单项的等待任务队列。

在一个多线程任务中我们可以new出多个等待任务队列。比如我们new出来两个等待队列。

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition FirstCond = lock.newCondition();
    private Condition SecondCond = lock.newCondition();

所以真正的AQS任务中一般是一个任务队列N个等待队列的。
在这里插入图片描述
然后当我们调用await方法时候。说明当前任务队列的头节点拿着锁呢，此时要把该Thread从任务对列挪到等待队列里，如图：

当我们调用signal方法的时候，我们要将等待队列中的头节点移出来，让其去抢锁，不过如果是抢的公平对列就是排队了，流程如图：
在这里插入图片描述
Condition已经实现了多个实例化的等待队列，因此我们尽量调用signal而少用signalAll，因为在指定的实例化等待队列中只有一个可以拿到锁的。
而wait跟notify底层代码的等待队列只有一个，多个线程调用wait的时候我们是无法知道头节点是那个具体线程的。因此只能notifyAll。

锁可重入

ReentrantLock的锁是可重入的不管是公平锁还是非公平锁，我们以默认的非公平锁为例看下获取的状态。可以发现当进行可重入的时候锁的数据是不断增加的，同时当进行释放的时候锁的个数是不断减少的。
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公平跟非公平

首先看下非公平锁ReentrantLock.NonfairSync这里的核心思想就是当前进程尝试获取锁的时候，如果发现锁的状态位是0的话就直接尝试将锁拿过来，然后setExclusiveOwnerThread，根本不管其他原因。
但是因为头节点是动态变化的因此头节点的状态也是变化的，最终导致state也是动态变化的，如果头节点刚刚跑完设置state=0，下一步就是要进行交接仪式了，非公平锁来了直接霸占尝试获得锁。

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    // 先直接获得线程对象
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        // 如果出现了任务队列 首节点线程完工了，将state设置为0，
        // 下一步就进行交接仪式了。这个时候有个牛逼线程来了
        // 发现state是空的，那就直接拿来加锁使用。根本不考虑后面继承者的存在。
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            // 1、利用CAS自旋方式，判断当前state确实为0，然后设置成acquire（1）
            // 这是原子性的操作，可以保证线程安全
            setExclusiveOwnerThread(current);
            // 设置当前执行的线程，直接返回为true
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
       // 2、当前的线程和执行中的线程是同一个，也就意味着可重入操作
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        // 表示当前锁被1个线程重复获取了nextc次
        return true;
    }
    // 否则就是返回false，表示没有尝试成功获取当前锁
    return false;
}

看下ReentrantLock.FairSync尝试获得公平锁。当前进程来来后先看一看前面是否有前驱节点。
在这里插入图片描述

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

如果h==t成立的时候说明要不是同一个节点，要不都是null。此时返回false。因为当前state= 0 说名如果是同一个节点也是执行完毕的。所以会执行compareAndSetState进行设定。

如果h!=t成立，head.next是否为null，如果为null，返回true。什么情况下h!=t的同时h.next==null 呢，有其他线程第一次正在入队时，可能会出现。见AQS的enq方法，compareAndSetHead(node)完成，还没执行tail=head语句时，此时t=null,head=new Node(),head.next=null。

在这里插入图片描述

如果h!=t成立，head.next != null，则判断head.next是否是当前线程，如果是返回false，否则返回true。

head节点是获取到锁的节点，但是任意时刻head节点可能占用着锁，也可能释放了锁,如果释放了锁则此时state=0了，未被阻塞的head.next节点对应的线程在任意时刻都是在自旋的在尝试获取锁。

ReentrantReadWriteLock

在这里插入图片描述
在ReentrantReadWriteLock类中也是只有一个32位的int state来表示读锁跟写锁，如何实现的？

后16位用过来保存独享的写锁个数，第一次获得就是01，第二次重入就是10了，这样的方式来保存。

但是多个线程都可以获得读锁，并且每个线程可能读多次，如何保存？我们用前16位来保存有多少个线程获得了读锁。

每个读锁线程获得的重入读锁个数由内部类HoldCounter与读锁配套使用。

        static final class ThreadLocalHoldCounter
           extends ThreadLocal<HoldCounter> {
           public HoldCounter initialValue() {
               return new HoldCounter();
           }
       }
      private transient ThreadLocalHoldCounter readHolds;

ending：多跟几次源码，尝试将源码消化，写下大致流程图就好理解。
在这里插入图片描述

参考

AQS流程简书
 AQS图

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原文地址：https://www.cnblogs.com/sowhat1412/p/12734081.html

【Java并发编程】4. 一文搞定JUC半壁江山 AQS

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锁可重入

公平跟非公平

ReentrantReadWriteLock

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