了解一下

基本属性

// 头结点，你直接把它当做 当前持有锁的线程 可能是最好理解的
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，也就形成了一个链表
private transient volatile Node tail;

// 这个是最重要的，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
// 这个值可以大于 1，是因为锁可以重入，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

//
Node nextWaiter;

常量

//表示节点在共享模式下
static final Node SHARED = new Node();
//表示节点在独占模式下
static final Node EXCLUSIVE = null;

//下面的值是给waitState用的

//代表此线程取消了争抢这个锁
static final int CANCELLED =  1;
//表示当前节点的后继节点需要被唤醒
static final int SIGNAL    = -1;
//waitStatus 值指示线程正在等待条件
static final int CONDITION = -2;
//指示下一个acquireShared 应无条件传播的waitStatus 值
static final int PROPAGATE = -3;

方法

predecessor

在node的结构当中有一个有一个有意思的方法

//这个方法就是用来返回当前节点的前缀节点的，如果为空，就抛出异常，如果存在，就返回这个前缀节点
final Node predecessor() throws NullPointerException {
    Node p = prev;
    if (p == null)
        throw new NullPointerException();
    else
        return p;
}

FairSync-lock

lock

final void lock() {
    acquire(1);
}

acquire

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

可以清楚看到这个方法就是一个与条件，而想要这个方法成立

1. 要让tryAcquire返回的是false，而tryAcquire方法返回false的情况是 阻塞队列中有节点，或者cas竞争锁失败，并且当前线程没有锁。
2. 这第二步就可以执行acquireQueued方法了,这个方法首先调用了addWaiter方法，addWaiter方法主要是就是将这个node加入阻塞队列当中，不过其中有个判断，就是如果队列不为空的话，就直接加入队列返回node，如果是为空的话，就初始化队列，然后返回node；acquireQueued方法只有一种情况会返回，就是获取到锁的时候，这个时候，返回的是false

tryAcquire

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    //state由于是int类型，而int类型在java中默认为0
    int c = getState();
    if (c == 0) {
    //hasQueuedPredecessors这个方法就是用来判断是有线程在阻塞队列里面等待了，true是有，false是没有
    //compareAndSetState很简单，就是cas，比较替换，如果前面判断是true的话，就说明是没有线程在等待的，于是就把当前线程的state的值从0替换为1
    //前面两个都为true了，就将线程设置为独占模式
        if (!hasQueuedPredecessors() &&
            compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    //走到这里，说明有线程在阻塞队列当中等待或者cas替换失败，cas替换失败，说明此时并发地有两个或两个以上的线程在并发cas，而当前cas失败了
    //判断当前线程是不是就是持有锁的这个线程，是的话，就是state+1
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0)
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    //走到这里说明当前阻塞队列当中有节点或者cas失败，并且当前线程没有锁
    return false;
}

hasQueuedPredecessors

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
//1. 判断这个队列不是空的
//2. 判断当前线程和阻塞队列的第一个节点的线程是不是一个线程
    Node t = tail; 
    Node h = head;
    Node s;
    return h != t &&
        ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}

addWaiter

private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
    Node pred = tail;
//tail!=null => 队列不为空(tail==head的时候，其实队列是空的)
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
        // 如果会到这里,说明 pred==null(队列是空的) 或者 CAS失败(有线程在竞争入队)
    enq(node);
    return node;
}

enq

    // 采用自旋的方式入队
    // 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，
    // 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
private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
                //这里有点意思，在空队列中插入一个节点之后，没有直接返回，而是继续进行循环，第二次就走到了else中
        } else {
        //一直循环，目的就是将当前线程排到最后面
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

acquireQueued

    // 下面这个方法，参数node，经过addWaiter(Node.EXCLUSIVE)，此时已经进入阻塞队列
    // 注意一下：如果acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))返回true的话，
    // 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
    // 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
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
        //查看node的前驱结点是否为null，不是的话，返回前驱结点
            final Node p = node.predecessor();
// 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
 // 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
// 所以当前节点可以去试抢一下锁
// 这里我们说一下，为什么可以去试试：
// 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，
// 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
 // 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，
// 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
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//走到这里说明当前节点在阻塞队列中是队头，并且获取锁成功了
//所以将当前节点从阻塞队列中弹出
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
// 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，
 // 要么就是tryAcquire(arg)没有抢赢别人
 //shouldParkAfterFailedAcquire方法返回ture的唯一条件就
 //是p也就是node的前驱结点的state值为-1，-1说明的是后驱节点需要被唤醒
 //parkAndCheckInterrupt这个方法的作用就是将线程的状态从阻塞转换到等待，
 //进入等待队列，等待被cpu唤醒
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
    
           // 什么时候 failed 会为 true???
           // tryAcquire() 方法抛异常的情况
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

shouldParkAfterFailedAcquire

// 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？"
 // 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
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;
//signal说明需要唤醒当前节点的后继节点
    if (ws == Node.SIGNAL)
        /*
         * This node has already set status asking a release
         * to signal it, so it can safely park.
         */
        return true;
       // 大于0 说明前驱节点取消了排队。
       //一直往前遍历，直到state>0
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
    // 用CAS将前驱节点的waitStatus设置为Node.SIGNAL(也就是-1)
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}

分析一下，这个方法最多几次之后可以返回true。 从这个方法的判断条件可以看出，state的值应该是三种情况

1. 0
2. -1
3. 大于0 那么我们就一一来谈论，
4. 如果是0，就会将变为-1，第二次进来直接返回（其实这种情况并不存在，因为每个进来阻塞队列的线程最终都会变成-1）
5. 如果是-1，进来之后就直接返回
6. 如果是大于0，那么要进入循环，直到前缀节点等于0或者等于-1的时候才会返回，如果是等于0，第二次进来就会走到第一种情况，总的来说就是到了第三次才会返回true。 所以，这个方法最多三次可以返回true。

cancelAcquire

private void cancelAcquire(Node node) {
    // Ignore if node doesn't exist
    if (node == null)
        return;

    node.thread = null;

    // Skip cancelled predecessors
    Node pred = node.prev;
    while (pred.waitStatus > 0)
        node.prev = pred = pred.prev;

    // predNext is the apparent node to unsplice. CASes below will
    // fail if not, in which case, we lost race vs another cancel
    // or signal, so no further action is necessary.
    Node predNext = pred.next;

    // Can use unconditional write instead of CAS here.
    // After this atomic step, other Nodes can skip past us.
    // Before, we are free of interference from other threads.
    node.waitStatus = Node.CANCELLED;

    // If we are the tail, remove ourselves.
    if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
        compareAndSetNext(pred, predNext, null);
    } else {
        // If successor needs signal, try to set pred's next-link
        // so it will get one. Otherwise wake it up to propagate.
        int ws;
        if (pred != head &&
            ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
             (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
            pred.thread != null) {
            Node next = node.next;
            if (next != null && next.waitStatus <= 0)
                compareAndSetNext(pred, predNext, next);
        } else {
            unparkSuccessor(node);
        }

        node.next = node; // help GC
    }
}

parkAndCheckInterrupt

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
//挂起线程，其实就是就是进入到java六中线程状态的一种 等待状态
//走到这里之后，就会等待线程被唤醒，等到线程被唤醒之后，才会retrun
    LockSupport.park(this);
    return Thread.interrupted();
}

FairSync-unlock

unlock

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

release

public final boolean release(int arg) {
//如果尝试取消锁成功，会返回true
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

tryRelease

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;
    //判断当前线程是不是获取锁的那个线程，不是的话，抛出异常
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}

unparkSuccessor

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;
    if (ws < 0)
    // 如果head节点当前waitStatus<0, 将其修改为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
    Node s = node.next;
    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)
        LockSupport.unpark(s.thread);
}

AQS