一、同步器設(shè)計(jì)

??AQS，全稱為AbstractQueuedSynchronizer（抽象隊(duì)列同步器），是Java多線程顯式鎖（Lock）的底層實(shí)現(xiàn)。同步器的設(shè)計(jì)屬于獨(dú)占模式：資源是獨(dú)占的，一次只能一個(gè)線程獲取。同步器的具體設(shè)計(jì)方案如下：

1. 定義一個(gè)變量int state=0，變量表示為被獲取的資源數(shù)量。
2. 線程在獲取資源前先檢查state的狀態(tài)，如果為0，則修改為1，表示獲取資源成功，否則表示資源已經(jīng)被其他線程占用，此時(shí)線程要堵塞以等待其他線程釋放資源。
3. 為了能使得資源釋放后找到那些為了等待資源而堵塞的線程，我們把這些線程保存在FIFO隊(duì)列中。
4. 當(dāng)占有資源的線程釋放掉資源后，可以從隊(duì)列中喚醒一個(gè)堵塞的線程，由于此時(shí)資源已經(jīng)釋放，因此這個(gè)被喚醒的線程可以獲取資源并且執(zhí)行。

參考鏈接：JUC解析-AQS(1)

??AQS模型如圖1-1所示：

圖1-1 AQS模型.png

二、AQS成員變量

??AQS底層實(shí)現(xiàn)是雙向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)查看源碼，其主要包含的成員變量包括：

//狀態(tài)變量state
private volatile int state;
//雙向鏈表表頭
private transient volatile Node head;
//雙向鏈表表尾
private transient volatile Node tail;

??Node類(lèi)源碼如下所示：

static final class Node {
    //標(biāo)記一個(gè)結(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的線程）在共享模式下等待
    static final Node SHARED = new Node();
   // 標(biāo)記一個(gè)結(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的線程）在獨(dú)占模式下等待
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    //waitStatus的值，表示該結(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的線程）已被取消
    static final int CANCELLED =  1;
    //waitStatus的值，表示后繼結(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的線程）需要被喚醒
    static final int SIGNAL    = -1;
    //waitStatus的值，表示該結(jié)點(diǎn)（對(duì)應(yīng)的線程）在等待某一條件
    static final int CONDITION = -2;
    //waitStatus的值，表示有資源可用，新head結(jié)點(diǎn)需要繼續(xù)喚醒后繼結(jié)點(diǎn)
    static final int PROPAGATE = -3;

    volatile int waitStatus;  //等待狀態(tài)
    volatile Node prev;  //前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
    volatile Node next;  //后繼節(jié)點(diǎn)
    volatile Thread thread;  //節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線程
    
    Node nextWaiter;  //等待隊(duì)列下一個(gè)等待的節(jié)點(diǎn)
    //其余省略
    ... ... ... ...
}

三、acquire & release資源獲取模式

?? acquire是一種以獨(dú)占方式獲取資源，如果獲取到資源，線程直接返回，否則進(jìn)入等待隊(duì)列，直到獲取到資源為止，且整個(gè)過(guò)程忽略中斷的影響。acquire方法如下所示：

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

1.tryAcquire()嘗試直接去獲取資源，如果成功則直接返回；
2.addWaiter()將該線程加入等待隊(duì)列的尾部，并標(biāo)記為獨(dú)占模式；
3.acquireQueued()使線程在等待隊(duì)列中獲取資源，一直獲取到資源后才返回。如果在整個(gè)等待過(guò)程中被中斷過(guò)，則返回true，否則返回false。
4.如果線程在等待過(guò)程中被中斷過(guò)，它是不響應(yīng)的。只是獲取資源后才再進(jìn)行自我中斷selfInterrupt()，將中斷補(bǔ)上。

??release方法會(huì)釋放指定量的資源，如果徹底釋放了（即state=0）,它會(huì)喚醒等待隊(duì)列里的其他線程來(lái)獲取資源。release方法源碼如下所示：

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

??如果資源釋放成功，調(diào)用unparkSuccessor(Node)方法喚醒等待隊(duì)列中下一個(gè)線程。這里要注意的是，下一個(gè)線程并不一定是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的next節(jié)點(diǎn)，而是下一個(gè)可以用來(lái)喚醒的線程，如果這個(gè)節(jié)點(diǎn)存在，調(diào)用unpark()方法喚醒。unparkSuccessor方法源碼如下所示：

private void unparkSuccessor(Node node) {
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
    Node s = node.next;
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0)
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread);
}

參考鏈接：Java技術(shù)之AQS詳解