如何利用CAS实现一个同步框架

• state：共享标记位。利用CAS修改，达到同步管理
• 等待队列：存储需要等待获取锁的线程

共享标记位state=0 表示资源是空闲的；state=1表示有1个线程获取到资源，如何独占模式，判断持有锁的线程是否是当前线程，若是，则state变为2，达到可重入性

 如果获取锁失败立即返回，则不需要入队

如果需要不断的尝试，业务侧可循环适用用tryLock不断重试

AQS作用

定义了加锁、释放锁的骨架

AbstractQueuesSynchorizer属性解释

Queues：队列

Synchorizer： 同步阻塞

volatile int state

        用于记、判断共享资源正在被占用的情况

为什么适用int而不是boolean?

为了可重入（reentrantLock多次加锁，state需要一致递增，最后需要对称释放锁）

为了共享锁模式

volatile Node head、tail

        头尾节点：线程没有获取到锁，需要排队

Node 的属性

• Node prev、next  双向链表
• Thread thread    当前入队等待的线程
• Node nextWaiter     

• int waitStatus  等待状态   1， -1， -2， -3

  核心方法

以下方法是骨架，实际的实现由子类完成

tryAcquire(int arg)

tryRelease(int arg)

acquire(int arg)

      获取锁

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

  获取锁失败，则进入等待队列

    private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);// Try the fast path of enq; backup to full enq on failureNode pred = tail;if (pred != null) {node.prev = pred;// 尝试快速入队if (compareAndSetTail(pred, node)) {pred.next = node;return node;}}// 完整的入队操作enq(node);return node;}

if (compareAndSetTail(pred, node)) {
    pred.next = node;
    return node;
}

问题： compareAndSetTail 是原子的，但是整个if语句不是原子的，为什么不会出问题？

compareAndSetTail是通过原子的方式设置尾节点（此时包含了tail=node:将当前的node节点设置尾tail），pred.next = node;只是设置之前的tail节点的next节点，这个操作不会有其他线程干扰

问题:    为什么要使用 Node pred = tail？

因为tail节点的指针会被其他线程修改，类似写时复制，如果tail节点改变，pred的指针还是指向原来的tail节点

问题:   为什么要先尝试快速入队，而不是直接入队

应该是测试的结果，认为tryAcquire失败，大概率尾节点不为空，先尝试入队，如果成功，则少了一步完整队逻辑中的 tail为null的判断

完整的入队（循环cas直到入队成功）

    private Node enq(final Node node) {for (;;) {Node t = tail;if (t == null) { // Must initializeif (compareAndSetHead(new Node()))tail = head;} else {node.prev = t;if (compareAndSetTail(t, node)) {t.next = node;return t;}}}}

对线程进程挂起与响应（推进队列中的线程进行消费）   

    final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try {boolean interrupted = false;for (;;) {// 获取当前节点的上一个节点final Node p = node.predecessor();// 上一个节点是head节点 && 尝试获取锁成功// head节点是一个虚节点，当前节点获取锁后，变成了head节点if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);p.next = null; // help GCfailed = false;return interrupted;}// 判断是否需要挂起，避免过度自旋，消耗CPUif (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())interrupted = true;}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}}

 acquire完整的流程

• 先tryAcquire获取锁，获取锁失败，则进入等待队列
• 先尝试“快速入队”，失败后在使用“完整入队”。（完整入队比快速入队多判断了一个tail节点是否为null，因为tryAcquire失败，大概率tail不为null，使用快速入队能提高性能）
• 自旋获取锁（判断当前节点的前置节点是否是head节点，并且尝试获取锁，获取失败一直重试）
• 线程挂起（重试一定次数，线程会挂起，避免无效的消耗CPU）

release(int arg)

    public final boolean release(int arg) {// 尝试释放锁if (tryRelease(arg)) {Node h = head;// 唤醒等待的线程if (h != null && h.waitStatus != 0)unparkSuccessor(h);return true;}return false;}

加锁、入队、出队、挂起、唤醒