AQS（abstractQueuedSynchronizer）也就是同步队列器，这个类非常重要，可以说是并发编程核心中的核心。他是锁具备synchronized功能的原因，也就是可以阻塞一个线程。
ReenTrantLock、Semaphore、Countdownlatch都是基于AQS来实现的。
阻塞一个线程的条件既然AQS实现的功能是使锁具备synchronized的功能，也就是可以阻塞一个线程，那么需要满足四个条件
- 需要有一个state变量记录锁的状态，是否持有锁，持有的话是1，没有持有则是0。若是重入的则增加。
- 需要有一个变量，记录当前是哪个线程持有锁。
- 需要有一个底层支持，C，对线程的唤醒和阻塞 *** 作。
- 需要有一个队列，维护所有的阻塞线程，并且这个队列是线程安全的无锁队列。
对于1，维护了一个state来记录状态
对于2，Thread exclusiveOwnerThread可以记录
对于3，LockSupport封装了park,unpark方法实现线程的精准唤醒和阻塞
对于4，AQS维护了一个阻塞队列
它是核心中核心，这个我们需要首先熟知。如下可以知道，AQS的阻塞队列是一个双向链表。
具体如下：
Node是CLH队列的节点，代表“等待锁的线程队列”。
(01) 每个Node都会一个线程对应。
(02) 每个Node会通过prev和next分别指向上一个节点和下一个节点，这分别代表上一个等待线程和下一个等待线程。
(03) Node通过waitStatus保存线程的等待状态。
(04) Node通过nextWaiter来区分线程是“独占锁”线程还是“共享锁”线程。如果是“独占锁”线程，则nextWaiter的值为EXCLUSIVE；如果是“共享锁”线程，则nextWaiter的值是SHARED。
private transient volatile Node head;
/**
* Tail of the wait queue, lazily initialized. Modified only via
* method enq to add new wait node.
*/
private transient volatile Node tail;
/**
* The synchronization state.
*/
private volatile int state;
private transient volatile Node head; // CLH队列的队首
private transient volatile Node tail; // CLH队列的队尾
// CLH队列的节点
static final class Node {
static final Node SHARED = new Node();
static final Node EXCLUSIVE = null;
// 线程已被取消，对应的waitStatus的值
static final int CANCELLED = 1;
// “当前线程的后继线程需要被unpark(唤醒)”，对应的waitStatus的值。
// 一般发生情况是：当前线程的后继线程处于阻塞状态，而当前线程被release或cancel掉，因此需要唤醒当前线程的后继线程。
static final int SIGNAL = -1;
// 线程(处在Condition休眠状态)在等待Condition唤醒，对应的waitStatus的值
static final int CONDITION = -2;
// (共享锁)其它线程获取到“共享锁”，对应的waitStatus的值
static final int PROPAGATE = -3;
// waitStatus为“CANCELLED, SIGNAL, CONDITION, PROPAGATE”时分别表示不同状态，
// 若waitStatus=0，则意味着当前线程不属于上面的任何一种状态。
volatile int waitStatus;
// 前一节点
volatile Node prev;
// 后一节点
volatile Node next;
// 节点所对应的线程
volatile Thread thread;
// nextWaiter是“区别当前CLH队列是 ‘独占锁’队列 还是 ‘共享锁’队列 的标记”
// 若nextWaiter=SHARED，则CLH队列是“独占锁”队列；
// 若nextWaiter=EXCLUSIVE，(即nextWaiter=null)，则CLH队列是“共享锁”队列。
Node nextWaiter;
// “共享锁”则返回true，“独占锁”则返回false。
final boolean isShared() {
return nextWaiter == SHARED;
}
// 返回前一节点
final Node predecessor() throws NullPointerException {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker
}
// 构造函数。thread是节点所对应的线程，mode是用来表示thread的锁是“独占锁”还是“共享锁”。
Node(Thread thread, Node mode) { // Used by addWaiter
this.nextWaiter = mode;
this.thread = thread;
}
// 构造函数。thread是节点所对应的线程，waitStatus是线程的等待状态。
Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
this.waitStatus = waitStatus;
this.thread = thread;
}
}
入队，将新的Node加到tail后面，然后对tail进行CAS *** 作，出队就是对head进行CAS *** 作
一句话，入队添加到尾部，出队从头部出来。
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;
}
}
}
}
在使用ReentrantLock时候，正常的使用场景是用 ReentrantLock.lock() 加锁，ReentrantLock.unlock() 解锁，try catch之中捕捉异常。
下面就从lock() 方法出发，探究一下lock底层是怎么做的。
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
关注点放在 acquire(1) 上面。
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
（注意这里的判断是&&，只要有一个条件是false，后面的条件就终止判断了。）
1、先tryAcquire(arg)尝试获取锁，如果获取到了，就进行独占 *** 作（更改state，exclusiveOwnerThread设置等）。
2、如果tryAcquire(arg)没有获取锁（!tryAcquire(arg)）== true，那么就要执行 //acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)先通过//addWaiter(Node.EXCLUSIVE)来将“当前线程”加入到"CLH队列(非阻塞的FIFO队列)"末尾。CLH队列就是线程等待队列。
执行完//addWaiter(Node.EXCLUSIVE)之后，会调用//acquireQueued()来获取锁。由于此时ReentrantLock是公平锁，它会根据公平性原则来获取锁.
“当前线程”在执行acquireQueued()时，会进入到CLH队列中休眠等待，直到获取锁了才返回！
3、如果acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)还是为true，也就是说在加入到阻塞队列之中，尝试获取锁，依旧没有成功，该线程已经被设置为阻塞状态。那么 selfInterrupt() 方法执行。
下面到每个方法中具体看看。
先看 tryAcquire(arg) 这个方法，这个方法是先尝试去获取到锁，这个方法有多个实现，以非公平锁的实现为例，这个方法是先获取状态 getState() ，无锁状态时上来就抢锁compareAndSetState(0, acquires)
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
公平锁则不同，**!hasQueuedPredecessors()**需要先判断是否在队列的第一位，并且没有人持有锁
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
获取到锁设置state，exclusiveOwnerThread等 *** 作，如果没有再执行下面的方法
之后关注acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)这个条件，先看(addWaiter(Node.EXCLUSIVE)，这个是先增加一个节点到阻塞队列的尾节点上。
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;
//先尝试添加到队列的尾部，如果不成功，再执行下面的enq
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
//enq内部会进行队列的初始化
enq(node);
return node;
}
当addWaiter加入到阻塞队列之后，接下来的工作就交给acquireQueued做了，p == head && tryAcquire(arg),如果发现自己是在队列头部，那么就去尝试获取锁，如果拿锁也成功，那么就需要更改队列结构（tryAcquire(arg)这个方法已经设置了当前线程之类的）。
如果失败，那么就会去执行shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt() 这俩个方法，
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)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
// 执行到这里，说明
// 已经尝试过获取锁了，但还是失败了（当然有可能是因为p != head）
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt() 这俩个方法非常重要!!
这段代码主要检查当前线程是否需要被阻塞，具体规则如下:
- 如果当前线程的前驱节点状态为SINNAL，则表明当前线程需要被阻塞，调用unpark()方法唤醒，直接返回true，当前线程阻塞
- 如果当前线程的前驱节点状态为CANCELLED（ws > 0），则表明该线程的前驱节点已经等待超时或者被中断了，则需要从CLH队列中将该前驱节点删除掉，直到回溯到前驱节点状态 <= 0 ，返回false
- 如果前驱节点非SINNAL，非CANCELLED，则通过CAS的方式将其前驱节点设置为SINNAL，返回false：
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
//前驱节点的状态
int ws = pred.waitStatus;
//状态为SIGNAL表示当前线程处于等待状态，直接返回true
if (ws == Node.SIGNAL)
/*
* This node has already set status asking a release
* to signal it, so it can safely park.
*/
return true;
if (ws > 0) {
//前驱节点状态>0，则为Canclled，表明该节点已经超时或者被中断，需要从同步队列删除该前驱节点，直到前驱节点状态小于0
/*
* Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
* indicate retry.
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
//前驱节点状态为Condition、PROPAGATE
/*
* waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we
* need a signal, but don't park yet. Caller will need to
* retry to make sure it cannot acquire before parking.
*/
//通过CAS的方式将前驱节点的状态设置为SIGNAL
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
```java
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
//这里是对需要阻塞的线程进行阻塞
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
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