转载请联系程序员jinjunzhu公众号。java中的AQS就是AbstractQueuedSynchronizer类。AQS依赖于FIFO队列来提供一个框架来实现锁和与锁相关的同步器，例如信号量和事件。在AQS中，主要有两个功能，一个是操作状态变量，一个是实现排队和阻塞机制。注意AQS并没有实现任何同步接口，它只是提供了acquireInterruptible之类的方法，调用这些方法可以实现锁和同步器。监控模型Java使用MESA监控模型来管理类的成员变量和方法，使得对该类的成员变量和方法的操作是线程安全的。下图是MESA监控模型，其中除了定义共享变量外，还定义了条件变量和条件变量等待队列：java中的MESA模型有一点改进，就是只有一个条件变量和一个监视器内的等待队列。下图是AQS的监控模型：AQS的监控模型依赖AQS中的FIFO队列实现入口等待队列，而ConditionObject实现条件队列，可以创建多个队列。本文主要讲解入口等待队列中几种获取锁的方式。参考1[1]获得排他锁exclusive，忽略interruptspublicfinalvoidacquire(intarg){if(!tryAcquire(arg)&&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE),arg))selfInterrupt();}这里tryAcquire是抽象方法AQS子类来实现，因为每个子类实现的锁是不一样的。从上述队列代码可以看出，获取锁失败后，会先执行addWaiter方法加入队列，然后执行acquireQueued方法获取锁，直到成功。addWaiter的代码逻辑如下图所示。简单来说就是将节点加入队列，加入队列后将节点参数返回给acquireQueued方法：这里有一点需要注意。如果队列为空，则会创建一个新的节点作为队列头。加入队列后获取锁acquireQueued自旋获取逻辑如下图所示：这里有几个细节：1.waitStatusCANCELED(1)：当前节点取消获取锁。当等待超时或被中断（响应中断）时，会触发该状态的改变，进入该状态后节点状态不会改变。SIGNAL(-1)：后续节点等待当前节点唤醒。CONDITION(-2)：用在Condition中，当前线程阻塞在Condition中，如果其他线程调用了Condition的signal方法，则本节点会从等待队列转移到同步队列的尾部，等待获取同步锁。PROPAGATE(-3)：共享模式，前节点唤醒后节点后，唤醒操作无条件传播。0：处于中间状态，当前节点后面的节点已经唤醒，但是当前节点线程还没有执行完毕。2、获取锁失败后挂起。如果前一个节点不是头节点，或者前一个节点是头节点但是当前节点获取锁失败，此时需要挂起当前节点。分三种情况，前节点waitStatus=-1，如下图：前节点waitStatus>0，如下图：前节点waitStatus<0但不等于-1，如下图下图：3.取消获取锁如果获取锁时抛出异常，则取消获取锁，如果当前节点是尾节点有两种情况，如下图：如果当前节点是不是尾节点，也有两种情况，如下图：4.忽略中断状态5.如果前一个节点的状态为0或者PROPAGATE，会自动被当前节点检测到更新轮换时为-1，以便稍后通知当前节点。独占+响应中断对应的方法是acquireInterruptibly(intarg)。与忽略中断（acquire方法）的区别在于响应中断。下面两个地方响应中断：在获取锁之前，会检查当前线程是否被中断。如果锁获取失败，就会入队。在队列中自旋获取锁过程中，还会检查当前线程是否被中断。如果检测到当前线程被中断，则抛出InterruptedException，当前线程退出。独占+响应中断+考虑超时对应方法tryAcquireNanos(intarg,longnanosTimeout)。该方法具有独占+响应中断+超时的功能。下面两个地方需要判断是否超时：自旋获取锁的过程中，每次获取锁失败，需要判断超时时间是否大于park失败前的超时时间。自旋的阈值时间**(spinForTimeoutThreshold=1ns)**另外，park线程的运行使用parkNanos传入阻塞时间。释放独占锁独占锁的释放分为两个步骤：释放锁和唤醒后继节点。释放锁的方法tryRelease是抽象的，由子类实现。我们看一下唤醒后继节点的逻辑。首先需要满足两个条件：头节点不等于null头节点waitStatus不等于0有两种情况（unparkSuccessor方法中）：情况1，后继节点waitStatus<=0，直接唤醒后继节点，如下图：情况2：后继节点为空或者waitStatus>0，从后往前找离当前节点最近的节点唤醒，如下图：获取共享前锁，我们讲了独占锁。这一节，我们说说共享锁，有什么区别？shared，忽略中断对应方法acquireShared，代码如下：publicfinalvoidacquireShared(intarg){if(tryAcquireShared(arg)<0)doAcquireShared(arg);}tryAcquireShared这里用来获取锁的方法是tryAcquireShared，acquire是共享锁。获取共享锁和获取排他锁的区别在于，会返回一个整数值，如下所述：返回负数：获取锁失败。返回0：锁获取成功，但是后面线程获取共享锁时会失败。返回正数：获取锁成功，后续其他线程获取共享锁时也可能成功。所以需要传播唤醒操作。tryAcquireShared获取锁失败后（返回负数），加入队列后需要自旋获取，即执行doAcquireShared方法。doAcquireShared如何判断队列中的等待节点正在等待共享锁呢？nextWaiter==SHARED，这个参数值是在队列中加入新节点时由构造函数传入的。在自旋过程中，如果成功获取锁（返回正数），首先将自己设置为新的头节点，然后传播通知。如下图所示：之后，以下节点将被唤醒，唤醒操作可以传播。但是需要满足四个条件之一：tryAcquireShared返回值大于0，存在冗余锁，可以继续唤醒后继节点，老头节点waitStatus<0，应该是其他线程更新了它们的status为-3新的hade节点的waitStatus<0，只要不是tail节点，就有可能是-1，会造成不必要的wakeup，因为wakeup后无法获取到锁，所以只能继续入队，等待当前节点的后继节点是否为空。空着但等待共享锁唤醒后面节点的操作其实就是释放共享锁。对应的方法是doReleaseShared，见释放共享锁部分。share+responseinterrupt对应的方法是acquireSharedInterruptibly(intarg)。与共享忽略中断（acquireShared方法）不同的是响应中断，下面两个地方响应中断：在获取锁之前，会检查当前线程是否被中断。如果锁获取失败，就会入队。在队列中自旋获取锁过程中，还会检查当前线程是否被中断。如果检测到当前线程被中断，则抛出InterruptedException，当前线程退出。分享+响应中断+考虑超时对应方法tryAcquireSharedNanos(intarg,longnanosTimeout)。该方法具有共享+响应中断+超时的功能。下面两个地方需要判断是否超时：自旋获取锁的过程中，每次获取锁失败，需要判断超时时间是否大于park获取失败前的超时时间锁。自旋阈值时间(spinForTimeoutThreshold=1ns)另外，park线程的运行使用parkNanos传入阻塞时间。释放共享锁释放共享锁的代码如下：由子类实现。发布成功后，执行AQS中的doReleaseShared方法，即自旋操作。自旋条件是队列中至少有两个节点，这里分三种情况。情况一：当前节点的waitStatus为-1，如下图：情况二：当前节点的waitStatus为0（被其他线程更新为中间状态），如下图：情况二3：当前节点的waitStatus为-3，为什么会这样？什么？需要说明的是，在头节点唤醒后继节点之前，waitStatus已经更新为中间状态0，唤醒后继节点的动作还没有执行，被修改为-3其他线程，也就是其他线程释放了锁，执行了上面的情况2。这时候需要先把waitStatus改成0（在unparkSuccessor方法中），如下图：上面对抽象方法的解释可见一斑。如果想基于AQS实现并发锁，可以根据需要重写以下四种方法。这是AQS中没有具体实现的四个方法：tryAcquire(intarg)：获取排他锁tryRelease(intarg)：释放排他锁sharedlockReference2[2]AQS子类需要重写上述修改状态值的方法，定义获取或释放锁时状态值的变化。子类也可以定义自己的状态变量，但是只有更新AQS中的状态变量才会对同步产生影响。还有一个方法isHeldExclusively判断当前线程是否持有独占锁，重写后也可以被子类使用。获取/释放锁的具体实现将在下一篇文章中讲解。总结AQS使用FIFO队列实现了一个锁相关的并发模板。基于这个模板，可以实现各种锁，包括排他锁、共享锁、信号量等。在AQS中，有一个核心状态waitStatus，代表节点的状态，决定了当前节点的后续操作，比如比如是等待唤醒，还是唤醒后继节点。
