AQS实现原理
AQS中维护了一个volatile int state（共享资源）和一个CLH队列。当state=1时代表当前对象锁已经被占用，其他线程来加锁时则会失败，失败的线程被放入一个FIFO的等待队列中，然后会被UNSAFE.park()操作挂起，等待已经获得锁的线程释放锁才能被唤醒。
我们拿具体场景来分析，假设同时有三个线程并发抢占锁，此时线程一抢占成功，线程二、三抢占失败，具体流程如下：
此时AQS内部数据结构为：
上图可以看到等待队列中的节点Node是一个双向链表，这里SIGNAL是Node中waitStatus属性。
以非公平锁看下具体实现：
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.NonfairSync：
static final class NonfairSync extends Sync { final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } }
线程进来直接利用CAS尝试抢占锁，如果抢占成功state值会被修改为1，且设置对象独占锁线程为当前线程。
线程抢占实现#
线程二抢占失败，执行acquire(1) *** 。
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire()：
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }
tryAcquire是AbstractQueuedSynchronizer的 *** ，未提供对应实现，由子类实现：
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock .nonfairTryAcquire()：
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) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; }
nonfairTryAcquire() *** 中首先会获取state的值，如果不为0则说明当前对象的锁已经被其他线程占有，接着判断占有锁的线程是否为当前线程，如果是则累加state值，这里其实就是可重入锁的具体实现。如果state为0，则执行CAS操作，尝试更新state值为1，如果更新成功则代表当前线程加锁成功。
当前线程二执行tryAcquire()后返回false，接着执行addWaiter(Node.EXCLUSIVE)逻辑，将自己加入到一个FIFO等待队列中，代码实现如下：
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.addWaiter()：
private Node addWaiter(Node mode) { Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } enq(node); return node; }
此时队列中tail指针为空，直接调用enq(node) *** 将当前线程加入等待队列尾部：
private Node enq(final Node node) { for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { if (compareAndSetHead(new Node())) tail = head; } else { node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t; } } } }
之一次循环时tail为空，创建一个哨兵节点，head指向这个哨兵节点；第二次循环，将线程二对应的node节点挂载到head节点后面并返回当前线程创建的节点信息。继续往后执行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)逻辑，此时传入的参数为线程二对应的node节点信息。
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued()：
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; } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndChecknIterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } } private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { int ws = pred.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) return true; if (ws > 0) { do { node.prev = pred = pred.prev; } while (pred.waitStatus > 0); pred.next = node; } else { compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); } return false; } private final boolean parkAndCheckInterrupt() { LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); }
acquireQueued()会先判断当前传入的Node对应的前置节点是否为head，如果是则尝试加锁。加锁成功则将当前节点设置为head节点，然后删除之前的head节点。
如果加锁失败或者Node的前置节点不是head节点，就会通过shouldParkAfterFailedAcquire *** 将head节点的waitStatus变成SIGNAL=-1，最后执行parkAndChecknIterrupt *** ，调用LockSupport.park()挂起当前线程。此时线程二需要等待其他线程释放锁来唤醒。
线程释放实现#
线程一执行完后释放锁，具体代码如下：
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release()：
public final boolean release(int arg) { if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) unparkSuccessor(h); return true; } return false; }
先执行tryRelease *** ，如果执行成功，则继续判断head节点的waitStatus是否为0，这个值为SIGNAL=-1不为0，继续执行unparkSuccessor() *** 唤醒head的后置节点。
ReentrantLock.tryRelease()：
protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) { free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } setState(c); return free; }
执行完ReentrantLock.tryRelease()后，state被设置为0，Lock对象的独占锁被设置为null。
接着执行java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.unparkSuccessor() *** ，唤醒head的后置节点：
private void unparkSuccessor(Node node) { int ws = node.waitStatus; if (ws < 0) compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0); Node s = node.next; if (s == null || s.waitStatus > 0) { s = null; for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) if (t.waitStatus <= 0) s = t; } if (s != null) LockSupport.unpark(s.thread); }
这里主要是将head节点的waitStatus设置为0，然后解除head节点next的指向，使head几点空置，等待被垃圾回收。
此时重新将head指针指向线程二对应的Node节点，且使用LockSupport.unpark *** 来唤醒线程二。被唤醒的线程会接着尝试获取锁，用CAS指令修改state数据。执行完成后AQS中的数据结构如下：
