AQS深度解析：数据结构与源码分析-优快云博客

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本文详细探讨了AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的数据结构，包括同步队列和条件队列的特性。同步队列基于双向链表，条件队列基于单向链表。节点waitStatus的五种状态，如PROPAGATION、SIGNAL、CONDITION、CANCELED，以及在锁获取和释放中的角色。AQS支持排它锁、共享锁、公平锁、非公平锁、阻塞锁、非阻塞锁等，并在多种JDK实现中发挥作用，如ReentrantLock、Semaphore等。文章还解析了锁的获取和释放、Condition条件的await()、signal()方法，以及线程中断与可重入锁的原理。

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AQS 数据结构

AQS数据结构图

数据结构分为两部分。第一行的同步队列，用于排队所有的的等待线程一次获取锁。第二、三行是条件队列，每一行对应当前lock锁的一个条件Condition。
还有一部分没有画出来，是条件队列中节点在signal()方法中会enq入队到第一行的同步队列中去获取锁，这时条件队列的node节点中的prev、next会指向同步队列的节点上。

同步队列（sync queue）

基于双向链表的同步队列，头尾指针head、tail。同步队列的修改是线程安全的，因为会有多线程的竞争。
每一个node在同步队列中都代表一个正在等待获取锁的线程，也是首次获取锁失败后才进入同步队列进行等待的线程。第一个node代表当前获得锁的线程，由head指向首个节点。

重要属性解析：

prev指针作用：prev == head 成功，是去争夺锁的前提条件。只有当一个node的prev已经是head时，该node才有可能获得锁，即就是锁的获取过程遵从sync queue的顺序排列过程。
next指针作用：当prev在释放锁的时候，通过next指针找到下一个需要获得锁的节点及其对于线程。
waitStatus：这个属性比较重要，0是默认值，和PROPATION一样是指要向后传递，但PROPATION只设置在首节点（即head）；CONDITION指该node为一个等待信号的节点，常用在条件队列中；CANCELED是指当前node被取消了，可能出现在同步队列和等待队列中（被取消的原因可能由释放锁失败，此作用在await()#fullRelease()方法中，后续会讨论）。

node有五个最重要的属性：

prev：前一个节点指针
next：后一个节点指针
waitStatus：当前节点的等待状态，有0（默认）、PROPAGATION、SIGNAL、CONDITION、CANCELED 五种
thread：当前排队的线程
nextWaiter：mode，有三种值Node.SHARED，Node.EXCLUSIVE，条件队列中下一个node的指针

node两种节点类型：

EXECLUDE：排它锁
SHARED：共享锁

条件队列（condition queue）

基于单向链表的非同步队列，头尾指针为firstWaiter、lastWaiter。条件队列为非同步队列，修改条件队列的线程必须获得当前锁lock，故不存在多线程竞争。

node有五个重要属性：

nextWaiter：条件队列中下一个节点指针
thread：当前排队的线程
prev：保留，后面指向同步队列的某节点上
next：保留，后面指向同步队列的某节点上
waitStatus：条件队列只有 CONDITION 一种值

节点类型：

此时waitStatus就是指针，没有特殊类型

条件队列节点enq到同步队列

条件队列的原理就是，先调用await() 让当前线程进入到某个条件的条件队列中睡眠等待，直到signal信号唤醒后，争夺锁成功返回继续执行await()后面的代码，以此达到最终一种 等待-唤醒 模式实现线程间通信协作。

而条件队列节点被唤醒后若想重新获取到锁，一定要先node进入到sync queue中排队获取排它锁，将来才有可能等到锁。因为此时可能会有线程已经获得锁，同时有很多线程已经在等待获取锁了，故只要一样加入等待锁的同步队列即可。

AQS都有哪些特点：

这里会先汇总AQS的一些特点以及都包含了哪些类型的锁，有一个整体的认知。

共享锁、排它锁
公平锁、非公平锁
阻塞式锁、非阻塞式锁、超时锁
可中断锁、不可中断锁
可重入锁
Condition条件
使用了LockSupport类的静态方法实现精准的线程睡眠等待、线程唤醒

AQS在jdk源码中有哪些实现：

共享锁：Semaphore、CountdownLatch
排它锁：ReentrantLock
可重入锁：ReentrantLock
共享、排它锁：ReentrantReadWriteLock
ThreadPoolExecutor#Worker 工作任务，继承自AQS

AQS源码：

排它锁源码：

排它锁AQS提供多种形式：

1. 阻塞式不可中断获取锁：

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

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)返回线程是否被标记中断：true标记中断，调用执行当前线程中断；false未标记，锁获取成功返回。
  
  
CAS插入新节点到sync队列，直到成功返回node：
  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;
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        enq(node);
        return node;
  }

  
对入队node进行二次争夺锁：失败则park()；成功则返回锁。
    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {  //第二次tryAcquire()
                    setHead(node);  //成功后head指向当前node
                    p.next = null; // help GC //前驱node，next指针置为空
                    failed = false;
                    return interrupted;
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&  //判断是否应该park()
                    parkAndCheckInterrupt())  //park() &