AQS(AbstractQueuedSynchronizer)源代码分析（一）——实现逻辑概览

      在学习java的锁机制时，一定会遇到AbstractQueuedSynchronizer类的实现。它几乎是java锁机制的核心，几乎所有的锁都是基于AbstractQueuedSynchronizer类实现的。所以很有必要看一下AbstractQueuedSynchronizer的源代码实现，但是直接看AQS源代码，很容易就绕晕了。主要是因为我们没能掌握AQS的运行机制，直接阅读细节实现，导致很难看得懂。所以本文重点说一下AQS的整体实现思路，方便后面进行源代码的分析。
       AbstractQueuedSynchronizer示例说明（高铁检票进站）：
       AbstractQueuedSynchronizer的实现过程与高铁检票很类似，高铁检票有四个特征：
       1、检票口的数量是有限的（这里我们暂时只讨论一个检票口）
       2、等待检票的人数一定是大于检票口的数量的，所以会有排队（不排队的情况也有，只是比较少；不排队也是排队的一种特殊情况）
       3、如无意外，每次都是排在队首的人（即第一个人）能够检票进入；
       4、如果出现意外，比如：有老人或者其他原因，可能会有插队的情况（这里不考虑特殊通道）。
示例图如下：



检票场景描述：
      1、 当第一个人在检票的时候，后面所有的人都会等着（WAITING）。当第一个人检票完成后，我们会接收到一个信号“我可以检票了”（别人检票完成这个动作默认就给我们发出了一个信号）。然后我们就会去检票，如果检票成功，则进站；这个时候队列就少了一个人。
      2、如果等到我们检票的时候，突然有个人跑过来，说自己腿脚不方便或者其他XX（总之就是一顿说明，其实就是竞争检票口）；很不幸，我们被他说服了，让他先检票；这个时候，我们又会处于等待状态（WAITING）。等到刚才那个人检票完成后，我们又接收到信号（他检票完了，我可以检票了）。此时，我们上前去进行检票。当然，这个时候还是有可能出现第二次竞争的，万一又跑来一个插队的，又是一顿说明。这次他没有说服你（我们竞争成功），这个时候想插队的那个人就会排到队队尾。我们检票进站。如下图：



上图演示了AQS的一个基本的处理过程，AQS就是基于这种方式来实现的。
       AbstractQueuedSynchronizer实现思路说明：
       AbstractQueuedSynchronizer维护了一个node队列和一个state状态，然后通过aquired（获取）和release（释放）两类方法操作这个队列和状态（留意一下，这里说的是“两类”方法，也就是说aquired和release方法有多个重载版本，后文再做讨论）。node队列表示每一个等待的线程，一个线程一个node节点（相当于等待检票的人），state表示当前锁的状态（相当于检票口的状态）。
       AbstractQueuedSynchronizer维护的node队列并不是我通常意义上说的queue队列，一种类似集合或者数组的东西。在AbstractQueuedSynchronizer中，node队列是通过一个一个对象组成的，而且这些队列之间相互的引用，也就形成了一种队列。看下图：



在每一个NODE中，都会持有两个引用（prev和next）,用来分别指向自己的上一个节点和下一个节点，后文税说明具体的代码实现，这里只说实现思路。
       AQS操作的第一阶段：获取。如图：
       


上图简要的说明了AQS的获取过程，其实就是尝试修改sate状态的过程，如果修改成功，就会执行被锁定的内容，也就是我们需要同步的那部分代码。如果修改失败，则继续尝试修改（这种说法并不严谨，这里先这样理解，在第二阶段：释放，会具体说明这里的实现方式）。
      这里需要注意的是：
      1、每个进入的线程都会进行一次“尝试修改sate”的动作，相当于跟第一个检票人竞争检票口。如果竞争成功，则直接执行；如果失败，则排到node队列的末尾。
      2、上图的循环图标只是表示会循环尝试修改sate，但是并不会循环的去追加Node节点。每一个线程进行第一次尝试修改sate时，如果修改失败，AQS就会用当前线程创建一个node节点，追加在队列末尾。也就是说一个线程只会有一个节点。当进行第二次修改sate时，是不会再新增node了。
      AQS操作的第一阶段：释放。如图：



上图展示的是AQS的一个完整的获取和释放的过程。这里重点看release部分：
首先，在执行完被锁定的内容之后，就需要将sate还原为原始的状态，让其他线程可以执行。所以这里会尝试还原sate状态，如果还原成功，则唤醒WAITING中的线程。
其次，如果还原失败，这里还原失败并不会进行循环尝试。这是因为，在release时，还原失败并不是真正的失败了，而是因为sate被这个线程修改了多次，所以一次release并不能够将sate还原为“初始状态”，所以还需要等待下一次的release。
最后，还需要在说明一下“循环尝试修改sate”,当想成第一次尝试修改sate失败后，AQS就会把它挂起（相当于调用了Object.wait()方法），此时线程是处于WAITING睡眠状态的，需要其他线程或者操作将其唤醒。因此在其他线程执行完被锁定的内容后，会还原sate，同时也会唤醒处于WAITING中的线程。伪代码如下（AQS的代码并不是这样写的，这里只是方便理解）：//伪代码，获取
synchronized (user) {
while(!tryAquired()){ //线程再次被唤醒时，会再次校验sate。这个校验的过程就是尝试修改sate的过程
currentThread.wait();
}
doSomeThing();//执行被锁定的内容
}

tryAquired(){
if(sate == "sate的初始值"){
//修改sate，可以是sate+1，也可以是sate-1,或者任何一种变化，这里是由AQS的子类决定的;
sate++;
return true;
}else{
return false
}
}

//伪代码：释放
doSomeThing();//执行被锁定的内容完成之后
if(tryRelease()){//释放，还原sate,如果还原成功，则唤起线程
Object.notify(); //唤起下一个线程，notify方法是随机唤起，这里只是说明唤起操作,AQS并不是使用notify方法唤醒的
};

      上面展示的获取和释放两个阶段是AQS核心的实现部分，主要在于可以理解AQS整个的运行机制时什么样子，以便于在下一节进行源代码分析时，不会被绕晕了。