ReentrantLock
ReentrantLock是一种可重入的互斥锁，它的行为和作用与关键字synchronized有些类似，在并发场景下可以让多个线程按照一定的顺序访问同一资源。相比synchronized，ReentrantLock多了可扩展的能力，比如我们可以创建一个名为MyReentrantLock的类继承ReentrantLock，并重写部分方法使其更加高效。
当一个线程调用ReentrantLock.lock()方法时，如果ReentrantLock没有被其他线程持有，且不存在额外的线程与当前线程竞争ReentrantLock，调用ReentrantLock.lock()方法后当前线程会占有此锁并立即返回，ReentrantLock内部会维护当前线程对锁的引用计数，当线程获取锁时会增加其线程对锁的引用计数，当线程释放锁时会减少线程对锁的引用计数，当前线程如果在占有锁之后，又重复获取锁，则会增加锁的引用计数，当锁的引用计数为0的时候，代表当前线程完全释放锁。需要注意的是，只有占有锁的线程才会增加锁的引用计数，当锁被占据时，如果有其他线程要竞争锁，ReentrantLock会把其他线程加入一个竞争锁的队列，并让线程陷入阻塞，直到占据锁的线程释放了锁，ReentrantLock才会唤醒队列中的线程重新竞争锁。
我们用下面的例子来加深对于锁的理解，假设我们的进程内目前没有任何线程竞争lock，此时锁的引用计数为0，有一个线程Thread-1调用完下面<1>处的lock()方法成功占有锁，此时锁的引用计数由0变为1。之后Thread-1调用了<2>处的methodB()方法，methodB()的<4>处又获取了一次锁，由于lock已经被Thread-1占据，所以这里简单的对锁的引用计数+1即可，此时锁的引用计数为2，Thread-1执行完methodB()的方法体后，执行<5>处的unlock()方法释放锁，这里对锁的引用计数-1，由2变为1。在调用完methodB后，执行methodA的方法体，最后执行<3>处的unlock()方法，将锁的引用计数由1变为0，Thread-1完全释放锁。此时，锁变为无主状态。
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void methodA() {
try {
lock.lock();//<1>
methodB();//<2>
//methodA body...
} finally {
lock.unlock();//<3>
}
}
public void methodB() {
try {
lock.lock();//<4>
//methodB body...
} finally {
lock.unlock();//<5>
}
}
ReentrantLock提供了isHeldByCurrentThread()和getHoldCount()两个方法，前者用于判断锁是否被当先调用线程持有，如果被当前调用线程持有则返回true；后者不仅会判断锁是否被当前线程持有，还会返回锁相对于当前线程的引用计数，毕竟锁是可重入的，如果锁没有被任何线程持有，或者被不是持有锁的线程调用getHoldCount()方法，就会返回0。
这两个方法的实现原理也很简单，我们知道在Java中可以调用Thread.currentThread()来获取当前线程对象。当我们调用ReentrantLock.lock()方法成功获取锁之后，ReentrantLock内部会用一个独占线程（exclusiveOwnerThread）字段来标识当前占用锁的Thread线程对象，如果线程释放了锁且锁的引用计数为0，则将独占线程字段标记为null。当要判断锁是否被当前线程持有，或者锁相对于当前线程的引用计数，则获取调用方线程的Thread对象，和内部的独占线程字段做下对比，如果两者的引用相等，代表当前线程占用了锁，如果引用不相等，则表示当前所可能处于无主状态，或者锁被其他线程持有。
如下面的代码，我们希望只有持有lock的线程才可以执行methodB()和methodC()方法，就可以用isHeldByCurrentThread()和getHoldCount()进行判断。
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void methodA() {
try {
lock.lock();
methodB();
methodC();
//methodA body...
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void methodB() {
if (lock.getHoldCount() != 0) {
//methodB body...
}
}
public void methodC() {
if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
//methodC body...
}
}
需要注意的一点是，官方有给出isHeldByCurrentThread()和getHoldCount()两个方法的使用范围，仅针对于debug和测试。真正的生产环境如果有重入锁的需要，官方还是推荐用try{}finally{}这一套，在try代码块里获取锁，在finally块中释放锁。
创建ReentrantLock对象时，如果使用的是无参构造方法，则默认创建非公平锁（NonfairSync），如果调用的是ReentrantLock(boolean fair)有参构造方法，fair为true则创建公平锁（FairSync）。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
//...
//默认创建非公平锁
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
//根据参数指定创建公平锁或非公平锁，true为公平锁。
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
//...
}
之前说过，当有多个线程竞争锁时，获取锁失败的线程，会形成一个队列。如果有多个线程竞争公平锁时，会优先把锁分配给等待锁时间最长的线程，即队头的线程，队列中越往后的线程等待锁的时间越短，排在队尾的线程等待时间最短。如果使用的是非公平锁，则不保证会按照等待时长顺序将锁分配。在多线程的场景下，公平锁在吞吐量方面的表现不如非公平锁，但两者在获得锁和保证不饥饿的差异并不大。
需要注意的是，公平锁不能保证线程调度的公平性，竞争公平锁的多个线程中，可能会出现一个线程连续多次获得锁的情况。比如：Thread-1、Thread-2都要竞争同一个锁（lock），但此时锁已经被其他线程占据，Thread-1、Thread-2竞争失败，预备进入等待队列，这时Thread-1、Thread-2的CPU时间片消耗完毕被挂起，而其他线程刚好释放锁将锁变为无主状态，此时Thread-3抢锁成功，并调用下面的doThread3()方法，连续10次获取锁并释放锁将锁变为无主状态。这种情况，就是上面说的公平锁无法保证线程调度的公平性，按照顺序，Thread-3在Thread-1、Thread-2竞争失败后才开始竞争，按理锁的分配顺序应该是Thread-1->Thread-2->Thread-3，但由于线程的调度问题，Thread-1、Thread-2尚未入队，而锁被释放后刚好被Thread-3“捡漏”
public void methodA() {
try {
lock.lock();
//methodA body...
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void doThread3() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
methodA();
}
}
除了调用ReentrantLock.lock()以阻塞的方式直到获取锁，ReentrantLock还提供了tryLock()和tryLock(long timeout, TimeUnit unit)两个方法来抢锁。我们看下面的代码，相信很多同学看到这两个方法后也能知道这两个方法和lock()方法的区别，tryLock()会尝试竞争锁，如果锁已被其他线程占用，则竞争失败，返回false，如果竞争成功，则返回true。tryLock(long timeout, TimeUnit unit)如果竞争锁失败后，会先进入等待队列，如果在过期前能竞争到锁，则返回true，如果在过期时间内都无法抢到锁，则返回false。
public void methodD() {
boolean hasLock = false;
try {
hasLock = lock.tryLock();//<1>非计时
if (!hasLock) {//没有抢到锁则退出
return;
}
//methodD body...
} finally {
if (hasLock) {
lock.unlock();
}
}
}
public void methodE() {
boolean hasLock = false;
try {
hasLock = lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS);//<2>计时
if (!hasLock) {//没有抢到锁则退出
return;
}
//methodE body...
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (hasLock) {
lock.unlock();
}
}
}
需要注意的是：不管是公平锁还是非公平锁，不计时tryLock()都不能保证公平性，如果锁可用，即时其他线程正在等待锁，也会抢锁成功。
ReentrantLock内部会用一个int字段来标识锁的引用次数，因此，ReentrantLock虽然作为可重入锁，但它的最大可重入次数为2147483647（即：MaxInt32，2^31-1），不管我们是以递归或者是循环亦或者其他方式，一旦我们重复获取锁的次数超过这个次数，ReentrantLock就会抛出异常。
至此，我们了解了ReentrantLock的简单应用。下面，就请大家一起跟随笔者了解ReentrantLock的实现原理。下面的代码是笔者从ReentrantLock节选的部分代码，可以看到先前我们调用加锁（lock、lockInterruptibly、tryLock）、解锁（unlock）的代码，最后都会调用sync对象的方法，sync对象的类型是一个抽象类，在我们创建ReentrantLock对象时，会根据构造函数决定sync是公平锁（FairSync），还是非公平锁（NonfairSync），FairSync和NonfairSync都继承自Sync，所以ReentrantLock在创建好具体的Sync对象后，便不再管关心公平锁的逻辑或者是非公平锁的逻辑，ReentrantLock只知道抽象类Sync实现了它所需要的功能，这个功能是公平亦或是非公平，由具体的实现子类来关心。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
//...
private final Sync sync;
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {//...}
static final class NonfairSync extends Sync {//...}
static final class FairSync extends Sync {//...}
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
public boolean tryLock() {
return sync.nonfairTryAcquire(1);
}
public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}
public void unlock() {
sync.release(1);
}
//...
}
鉴于ReentrantLock的无参构造函数是创建一个非公平锁，可见官方更倾向于我们使用非公平锁，这里，我们就先从非公平锁开始介绍。
当ReentrantLock为非公平锁时，调用lock()方法会直接调用sync.acquire(1)，NonfairSync和Sync两个类都没有实现acquire(int arg)，这个方法是由AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器，下面简称：AQS）实现的，也就是Sync的父类。
当线程竞争锁时，会先调用tryAcquire(arg)方法试图占有锁，AQS将tryAcquire(int arg)的实现交由子类，由子类决定是以公平还是非公平的方式占有锁，如果竞争成功tryAcquire(arg)则返回true，!tryAcquire(arg)的结果为false，于是就不会再调用<1>处后续的判断，直接返回。如果占有锁失败，这里会先调用addWaiter(Node mode)方法，将当前调用线程封装成一个Node对象，再调用acquireQueued(final Node node, int arg)将Node对象加入到等待队列中，并使线程陷入阻塞。
//java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#acquire
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))//<1>
selfInterrupt();
}
//AbstractQueuedSynchronizer将tryAcquire(int arg)的实现交由子类
//java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#tryAcquire
protected boolean tryAcquire(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
我们先来看NonfairSync实现的tryAcquire(int acquires)方法，这里NonfairSync也是调用其父类Sync的nonfairTryAcquire(int acquires)方法。在AQS内部会维护一个volatile int state，可重入互斥锁会用这个字段存储占有锁的线程对锁的引用计数，即重复获取锁的次数。如果state为0，代表锁目前没有被任何线程占有，这里会用CAS的方式设置锁的引用计数，如果设置成功，则执行<2>处的代码将独占线程（exclusiveOwnerThread）的引用指向当前调用线程，然后返回true表示加锁成功。
如果当前state不为0，代表有线程正独占此锁，会在<3>处判断当前线程是否是独占线程，如果是的话则在<4>处增加锁的引用计数，这里同样是修改state的值，但不需要像<1>处那样用CAS的方式，因为<4>处的代码只有独占线程才可以执行，其他线程都无法执行。需要注意的一点是，state为int类型，最大值为：2^31-1，如果超过这个值state就会变为负数，就会报错。如果一个线程在竞争锁的时候，发现state不为0，且当前线程不是独占线程，则会返回false，表示抢锁失败。
//当调用AQS的acquire(int arg)时，会先调用由子类实现的tryAcquire(int acquires)方法
//java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.NonfairSync#tryAcquire
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//这里会调用父类Sync的nonfairTryAcquire(int acquires)方法
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
//java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.Sync#nonfairTryAcquire
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
//获取当前线程对象
final Thread current = Thread.currentThread();
//这里会获取父类AQS的state字段，在可重入互斥锁里，state表示占有锁的线程的引用计数
int c = getState();
//如果state为0，表示目前锁是无主状态
if (c == 0) {
//如果锁处于无主状态，则用CAS修改state，如果修改成功，表示占有锁成功
if (compareAndSetState(0, acquires)) {//<1>
//占有锁成功后，这里会设置锁的独占线程
setExclusiveOwnerThread(current);//<2>
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {//<3>如果state不为0，代表现在有线程占据锁，如果请求锁的线程和独占线程是同一个线程，则增加当前线程对锁的引用计数
//锁的最大可重入次数为(2^31-1)，超过这个最大范围，int就会变为负数，判断nextc为负数时报错。
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
//重新设置state的值
setState(nextc);//<4>
return true;
}
return false;
}
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
//...
//在可重入互斥锁中，state代表独占线程当前的重入次数
private volatile int state;
protected final int getState() {
return state;
}
protected final void setState(int newState) {
state = newState;
}
//...
}
public abstract class AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
//...
//独占线程，当有线程占据可重入互斥锁时，会用此字段存储占有锁的线程
private transient Thread exclusiveOwnerThread;
protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
exclusiveOwnerThread = thread;
}
protected final Thread getExclusiveOwnerThread() {
return exclusiveOwnerThread;
}
}
按照AbstractQueuedSynchronizer.acquire(int arg)的逻辑，如果抢锁失败，会继而执行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)这段代码。这里我们需要先来了解下Node的数据结构，Node类是AQS的一个静态内部类。如果眼尖的同学看到下面的prev和next，一定能很快猜出这就是我们先前所说的等待队列，等待队列实质上是一个双端链表，即每个节点都可以知道自己的前驱，也可以知道自己的后继。
//java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.Node
static final class Node {
static final Node SHARED = new Node();
static final Node EXCLUSIVE = null;
static final int CANCELLED = 1;
static final int SIGNAL = -1;
//...
volatile int waitStatus;
volatile Node prev;
volatile Node next;
volatile Thread thread;
Node nextWaiter;
//...
//返回当前节点的前驱节点
final Node predecessor() {
Node p = prev;
if (p == null)
throw new NullPointerException();
else
return p;
}
Node() {}
//...
//创建Node节点
Node(Node nextWaiter) {//<1>
this.nextWaiter = nextWaiter;
THREAD.set(this, Thread.currentThread());
}
}
这里简单介绍下Node的字段：
- prev指向当前节点的前驱节点，next指向当前节点的后继节点。
- thread字段在调用<1>处的构造方法时，会将thread指向当前调用线程的Thread对象。
- waitStatus（等待状态）初始值为0，当waitStatus为SIGNAL（-1）时，表示当前节点的后继节点所指向的线程（node.next.thread）陷入阻塞，当前节点如果被移除（CANCELLED）或在占有锁后要释放锁的时候，需要唤醒后继节点的线程。这里有多种可能导致当前节点的等待状态变为移除，比如调用tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 超时会获取到锁，或者调用lockInterruptibly()后线程被中断。
- nextWaiter可以用来表示一个节点的线程到底是独占线程（EXCLUSIVE）还是共享线程（SHARED），独占线程一般用于可重入互斥锁（ReentrantLock）或者可重入读写锁（ReentrantReadWriteLock ）的写锁，而共享线程则表示当前线程是可以和其他共享线程一起共享资源的，一般用于可重入读写锁的读锁。
如果对上面Node字段还有不理解的地方不用心急，笔者在后面还会和大家一起深入了解这几个字段。
在简单了解了Node的数据结构后，我们来看看AQS是如何将一个线程封装成一个Node对象，并将其加入到等待队列。addWaiter(Node mode)会根据传入的参数node，决定创建的节点是独占节点还是共享节点，先前ReentrantLock传入的是Node.EXCLUSIVE，所以这里是独占节点，在执行完<1>处的代码后，节点创建完毕，节点的thread字段也保存了当前线程对象的引用。之后会进入<2>处的循环，这里是通过CAS自旋的方式将节点加入到等待队列，之所以用这种方式是因为可能存在多个线程同时要入队的情况，用CAS自旋保证每个节点的前驱和后继的有序性。当节点要入队时，会先获取尾节点，如果在<3>处判断尾节点不为null，则将当前节点的前驱指向尾节点，并用CAS的方式设置当前节点为设置为尾节点，如果原先的尾节点（oldTail）的指向没有被任何线程修改，这里用CAS将当前节点设置成尾节点就会成功，于是原先尾节点的后继指向当前节点，当前节点入队成功。但我们也要考虑尾节点为null的情况，即第一个进入等待队列的节点，此时头节点（header）和尾节点（tail）都为null，这里就会执行<4>处的分支，进行队列初始化。初始化队列的时候，同样存在并发问题，所以这里依旧用CAS初始化头节点成功，再将头节点指向的Node对象赋值给尾节点。初始化队列完毕后，会再开始新的一轮循环，用CAS的方式尝试将节点入队，入队成功后，则返回当前节点。
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
//...
private transient volatile Node head;//等待队列的头节点
private transient volatile Node tail;//等待队列的尾节点
//...
private Node addWaiter(Node mode) {
//为竞争锁的线程创建一个Node对象，并用Node.thread字段存储调用线程Thread对象
Node node = new Node(mode);//<1>
for (;;) {//<2>
Node oldTail = tail;
if (oldTail != null) {//<3>
node.setPrevRelaxed(oldTail);
if (compareAndSetTail(oldTail, node)) {
oldTail.next = node;
return node;
}
} else {//<4>
initializeSyncQueue();
}
}
}
private final void initializeSyncQueue() {
Node h;
if (HEAD.compareAndSet(this, null, (h = new Node())))
tail = h;
}
private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
return TAIL.compareAndSet(this, expect, update);
}
//...
}
在执行完addWaiter(Node.EXCLUSIVE)确定节点入队后，就要将返回节点传入到方法：acquireQueued(final Node node, int arg)。之前我们说过，抢锁失败的节点会进入一个等待队列，等待锁的分配，我们已经在addWaiter(Node mode)看到线程是如何入队的，那接下来就要看看线程是如何等待锁的分配。在看acquireQueued(final Node node, int arg)之前，我们先来思考下如果是我们自己会如何设计将锁分配给线程？最简单的做法是每个线程都在一个死循环中去轮询锁的状态，如果发现锁处于无主状态并抢锁成功，线程则跳出循环访问资源。但这个做法有个缺点就是会消耗CPU时间片，尤其对于一些优先级不高的线程，相比于优先级高的线程它们可能永远无法竞争到锁，永远访问不到资源处于饥饿状态。那么有没有相比死循环更好的做法呢？我们是否可以先把一个入队的线程阻塞起来，先让它不要消耗宝贵的CPU时间片，当占据锁的线程完全释放锁（state变为0）时，则去唤醒队列中等待时长最长的线程，这样也不用担心优先级低的线程无法与优先级高的线程竞争锁，导致处于饥饿状态，一举两得。
这里我们还要再加深下对等待队列Node的理解才能往下看acquireQueued(final Node node, int arg)，大家思考下，Node中的thread字段是用来指向竞争锁的线程对象，通过这个对象，我们可以用释放锁的线程唤醒等待锁的线程，占用锁的线程在完全释放锁将锁变为无主状态后，唤醒等待锁的线程，这个等待锁的线程如果成功占据了锁，是否可以将本身线程中Node.thread置为null？此刻线程已经占据了锁，它不会再陷入阻塞，也不需要有其他的线程来唤醒自身。所以等待队列的头节点的thread(header.thread)字段永远为null，因为锁被头节点的线程所占用。
当然，也可能出现锁被占用但头节点(header)本身就为null，这种情况一般出现在我们初始化好一个ReentrantLock后，只有一个线程占有了锁，此时调用tryAcquire(int acquires)会调用ReentrantLock.Sync.nonfairTryAcquire(int acquires)方法，这个方法只会简单修改state状态，并不会新增一个头节点。除非锁已有线程占据，且出现新的线程竞争锁，这时候新的线程在进入等待队列的时候，会初始化队列，为本身占据锁的线程补上一个头节点，初始化队列的时候调用的是Node的无参构造方法，所以头节点的thread字段为null，表示锁被当前头节点原先指向的线程所占据。
在了解这些基本知识后，下面我们终于可以来看看大家迫不及待的acquireQueued(final Node node, int arg)了。当把封装了当前线程的Node对象传入到acquireQueued(final Node node, int arg)方法时，并不会立即阻塞当前线程等待其他线程唤醒。这里会先在<1>处获取当前节点的前驱节点p，判断p是不是头节点，如果p是头节点，则当前线程即有占有锁的可能。因为占据锁的线程会先释放锁，再通知队列中的线程抢锁。所以会存在当前节点入队前锁已被释放的情况，于是判断前驱节点p是头节点，会再调用tryAcquire(int acquires)方法抢锁，如果抢锁成功，就可以按照我们上面所说的套路，调用setHead(Node node)将当前节点设置为头节点，设置当前节点的线程引用为null，然后返回。
如果当前节点的前驱节点不是头节点，这里就要调用shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)设置前驱节点的等待状态（waitStatus），先前说过，这个等待状态可以用来表示下个节点的阻塞状态。假设有一个锁已经被其他线程占有，Thread-1、Thread-2要来抢锁，此时必然是抢锁失败的，这里会把Thread-1、Thread-2分别封装成Node1和Node2并进行入队，Node1和Node2初始的等待状态都为0，假定Node1先Node2入队，Node1为Node2的前驱节点（即：Node2.prev=Node1），Node1不是头节点，所以不会去抢锁，这里直接进入<2>处分支的shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)方法，Node1的初始等待状态为0，所以<3>处和<5>处的分支是进不去的，只能进入<4>处的分支，将Node1的等待状态设置为SIGNAL，表示Node1的后继节点处于等待唤醒状态，然后返回false，于是<2>处的判断不成立，又开始新的一轮循环，假定头节点的线程依旧没释放锁，Node1依旧不是头节点，还是直接执行shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)方法，此时判断Node2的前驱节点Node1的等待状态为-1，表示可以阻塞Node1后继节点Node2所指向的线程，所以这里会返回true，进入<2>处的分支，调用parkAndCheckInterrupt()方法，在这个方法中会调用LockSupport.park(Object blocker)阻塞当前的调用线程，直到有其他线程调用LockSupport.unpark(Node2.thread)唤醒Node2被阻塞的线程，或Node2.thread被中断才会退出parkAndCheckInterrupt()。我们注意到在<5>处有一个判断，前驱节点的等待状态>0，一般状态为CANCELLED（1），表示前驱节点被移除。之所以会存在被移除的节点，是因为我们可能以tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方式往等待队列中添加节点，如果超时还未获得锁，这个节点就要被移除；我们还可能用lockInterruptibly()的方式往等待队列中添加节点，如果节点所对应的线程被中断，这个节点也处于被移除状态。所以<5>处如果发现前驱节点的等待状态大于0，会一直往前驱节点遍历直到找到等待状态<=0的节点将其作为前驱节点，并将前驱节点的后继指向当前节点。要注意的是，等待状态为-1时，代表当前节点的后继节点等待唤醒，>0的时候，代表当前节点被移除，前者的状态与后继节点有关，后者的状态仅与自身有关。如果在自旋期间线程出现其他异常，则会调用<6>处的代码将节点从等待队列移除，并抛出异常。cancelAcquire(Node node)会在后面介绍，这里我们只要先知道这是一个将节点从队列中移除的方法。
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
//...
private transient volatile Node head;
//...
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean interrupted = false;
try {
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();//<1>
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node))//<2>
interrupted |= parkAndCheckInterrupt();
}
} catch (Throwable t) {
cancelAcquire(node);//<6>
if (interrupted)
selfInterrupt();
throw t;
}
}
//...
//设置当前节点为头节点，此时可以清空头节点指向的线程引用
private void setHead(Node node) {
head = node;
node.thread = null;
node.prev = null;
}
//...
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)//<3>
/*
* This node has already set status asking a release
* to signal it, so it can safely park.
*/
return true;
if (ws > 0) {//<5>
/*
* Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
* indicate retry.
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {//<4>
/*
* 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.
*/
pred.compareAndSetWaitStatus(ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
//...
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
//阻塞调用线程，可调用LockSupport.unpark(Thread thread)唤醒或由线程中断唤醒。
LockSupport.park(this);
//返回线程是否由中断唤醒，返回true为被中断唤醒，但此方法会清除线程的中断标记
return Thread.interrupted();
}
//...
}
能从boolean acquireQueued(final Node node, int arg)方法中返回的线程，都是成功占有锁的线程，但返回结果分当前线程是否被中断，true为被中断。可能存在这样一种情况，前一个线程释放锁完毕后，即将唤醒后一个线程，此时后一个线程被中断唤醒，后一个线程发现其Node节点的前驱节点为头节点，且锁为无主状态，于是抢锁成功直接返回。这里要标记线程的中断状态interrupted，因为线程会从parkAndCheckInterrupt()中被唤醒，最后会执行Thread.interrupted()返回当前线程是否由中断唤醒，但Thread.interrupted()会清除中断标记，所以在占据锁之后会根据返回的interrupted状态，决定是否设置线程的中断状态。如果一个线程在调用acquireQueued(final Node node, int arg)方法的后都未被中断，直到前一个线程调用LockSupport.unpark(Thread thread)唤醒该线程，那么这个线程就不是用中断的形式唤醒，也就不用设置线程的中断状态。
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
extends AbstractOwnableSynchronizer
implements java.io.Serializable {
//...
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
//根据acquireQueued()的返回，决定是否设置线程的中断标记
selfInterrupt();
}
//...
static void selfInterrupt() {
Thread.currentThread().interrupt();
}
//...
}