详解AQS四：ReentrantLock条件队列原理

狂盗一枝梅2024-12-27 14:30

ReentrantLock的条件队列是实现"等待通知"机制的关键，之前在《java线程间通信：等待通知机制》一文中讲过了使用ReentrantLock实现多生产者、多消费者的案例，这个案例实际上在java源码的注释中已经给了，可以看Condition接口上的注释中相关的代码：

java 复制代码 
class BoundedBuffer {
    final Lock lock = new ReentrantLock();
    final Condition notFull  = lock.newCondition();
    final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    final Object[] items = new Object[100];
    int putptr, takeptr, count;

    public void put(Object x) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == items.length)
                notFull.await();
            items[putptr] = x;
            if (++putptr == items.length) putptr = 0;
            ++count;
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public Object take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0)
                notEmpty.await();
            Object x = items[takeptr];
            if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
            --count;
            notFull.signal();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在文章《详解AQS二：ReentrantLock公平锁原理》中已经详细说了lock和unlock方法的实现原理，实际上就是利用了AQS队列实现阻塞、加锁、解锁。那么当lock、unlock方法中间夹杂着Condition的await、signal方法的调用，又发生了什么事情呢？

一、条件等待的原理：ConditionObject

一切都要从ConditionObject类说起，它是Condition接口的实现类，lock.newCondition方法调用实际返回的就是ConditionObject类的实例。那么condition.await方法调用和condition.signal方法调用到底发生了什么呢？这实际上就是AQS队列中的Node元素和条件等待队列中元素的相互移动：

复习一下lock和unlock的句式

java 复制代码 
private final Lock lock=new ReentrantLock(); // 创建一个Lock接口实例
......
// 申请锁lock，如果发生竞争且竞争锁失败，则当前线程进入AQS队列等待
lock.lock(); 
try{
  // 阻塞被释放后，当前线程执行临界区代码
    //await、signal方法调用
  ......
}finally{
  // 在finally块中释放锁，当前线程节点从AQS队列中移除
  lock.unlock(); 
}

await方法、signal方法都必须在临界区代码中执行，await方法调用之后大家都猜到了：当前线程会进入条件等待队列等待。但是明明当前线程还在AQS队列中，还没有调用unlock方法呢，那条件等待队列中和AQS队列中是不是都会有当前线程的等待实例？答案是否定的。实际上调用sinal方法之后当前线程会创建新Node等待在Condition队列尾部，同时释放AQS锁，本身节点将会在AQS队列中被移除。

同样的，当调用signal方法之后，Condition队列中的节点会被移除，同时会创建新节点到AQS队列中等待重新抢占锁。

二、await方法原理

await方法执行时当前线程在AQS队列中必然是头部节点，也就是已经获取锁的节点。await方法执行的原理就是将节点从AQS队列中的头部挪到Condition队列的尾部，之后释放锁并唤醒AQS队列的下一个节点让其抢占锁。

java 复制代码 
public final void await() throws InterruptedException {
    //如果当前线程发生了中断，就抛出中断异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    //将当前线程封装Node节点并加到Condition等待队列
    Node node = addConditionWaiter();
    //释放锁并获取释放锁时查询的锁状态值（重入次数），以便于以后重新进入AQS队列使用
    int savedState = fullyRelease(node);
    //中断状态暂存标记
    int interruptMode = 0;
    /*
     * 循环查询节点是否在AQS队列中，如果在AQS队列中表示已经重新进入AQS队列了，
     * 这意味着有别的线程调用了signal方法唤醒了当前线程
     */
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
        //不在AQS队列中，那就继续挂起等待
        LockSupport.park(this);
        //检查中断状态，防止由于发生中断导致LockSupport.park(this);失效
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    //抢锁，如果在抢锁过程中发生了异常，则将中断标记设置为REINTERRUPT
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
    //如果是因中断导致的LockSupport.park(this);挂起失效，则遍历等待队列中的节点，删除无效节点
    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();
    //判定是否应当抛出中断异常还是仅仅恢复中断标记
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

await方法的代码延续了AQS的代码风格，非常精简，但是信息量很大，每一行代码都值得推敲。总体来说，await方法干了以下的事情：

（1）封装当前线程为新Node节点，并添加到等待队列尾部

（2）AQS队列释放锁，并唤醒AQS同步队列中头部节点的后继节点

（3）执行while循环，将该节点的线程阻塞，直到该节点离开等待队列，进入AQS同步队列；或者检测到了中断异常结束while循环。

（4）退出while循环后，执行acquireQueued方法尝试获取锁。

（5）执行善后工作，遍历等待队列中的节点删除无效节点。

（6）最后根据中断发生的时机，signal方法调用前，就抛出异常；否则就设置下中断标记，是否抛出异常看业务代码处理。

1、加入等待队列：addConditionWaiter

java 复制代码 
/**
 * 添加一个新的等待节点到等待队列
 * @return 添加到等待队列中的节点对象
 */
private Node addConditionWaiter() {
    Node t = lastWaiter;
    // 如果最后一个节点取消等待了，则执行unlinkCancelledWaiters方法遍历等待队列删除无效节点
    if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
        unlinkCancelledWaiters();
        t = lastWaiter;
    }
    //封装当前线程为新Node节点，并且状态为CONDITION
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
    if (t == null)
        firstWaiter = node;
    else
        t.nextWaiter = node;//将新节点放到队尾
    lastWaiter = node;
    return node;
}

这个方法很简单，就是创建了新节点Node对象，并且置为CONDTION状态表示等待在等待队列中；最后将其放到等待队列的队尾。

等待队列是一个单向队列，节点和节点之间使用nextWaiter指针链接。

值得一提的是，等待队列中节点Node类和AQS同步队列中的Node类是同一个类，之前在分析AQS时没使用到的节点状态Node.CONDITION以及属性nextWaiter在等待队列中全都用到了。

addConditionWaiter方法中比较让人费解的是这段代码：

java 复制代码 
Node t = lastWaiter;
// 如果最后一个节点取消等待了，则执行unlinkCancelledWaiters方法遍历等待队列删除无效节点
if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
    unlinkCancelledWaiters();
    t = lastWaiter;
}

我们知道等待在等待队列中的节点必定是CONDITION状态，若不是这个状态，表示该节点已经取消等待了，那这时候就要将该节点从等待队列中移除。我们会有疑问，为什么该节点取消等待的时候不自己出队？感觉AQS所有的操作都似乎有"Lazy"的特性，包括AQS队列的初始化是在自旋入队的时候、AQS节点的出队在自旋抢占锁的时候。。都不是自己主动操作，而是"事件驱动"模式的。

2、删除无效节点：unlinkCancelledWaiters

节点入等待队列的时候可能会执行unlinkCancelledWaiters方法，该方法的作用是删除等待队列中已经取消等待的节点。

java 复制代码 
private void unlinkCancelledWaiters() {
    Node t = firstWaiter;
    Node trail = null;
    while (t != null) {
        Node next = t.nextWaiter;
        if (t.waitStatus != Node.CONDITION) {
            t.nextWaiter = null;
            if (trail == null){
                firstWaiter = next;
            }else{
                trail.nextWaiter = next;
            }
            if (next == null){
                lastWaiter = trail;
            }
        }else{
            trail = t;
        }
        t = next;
    }
}

这段代码通过trail和t两个指针一前一后遍历整个等待队列，并剔除掉非Node.CONDITION状态的节点。

unlinkCancelledWaiters方法整体来说比较简单，该方法仅仅在当前线程持有锁的时候被调用，用于将取消等待的节点从等待队列中移除。在以下两个场景下该方法会被调用：

  • 在条件等待期间线程取消等待
  • 最后一个等待节点已经取消等待的前提下，插入新的等待节点（addConditionWaiter方法内的unlinkCancelledWaiters方法调用就是因为此）

该方法需要避免在signal方法没有被调用的情况下产生无法被回收的垃圾节点，全遍历等待队列中的所有节点也是无奈之举，好在该方法被调用有前提：sinal方法没有被调用，而且等待节点因为一些原因取消了等待。

该方法遍历了等待队列中的所有节点，这样做有个好处：如果有大量的等待节点取消了等待，可能会导致"取消风暴"，这样一次遍历就取消所有指向垃圾节点的指针，可以避免多次重新遍历以提高运行效率。

3、释放锁：fullRelease

节点加入等待队列以后会释放锁，并唤醒后继节点

java 复制代码 
final int fullyRelease(Node node) {
    boolean failed = true;
    try {
        //获取锁状态，实际上就是当前线程的锁重入次数，以方便后续恢复
        int savedState = getState();
        //释放锁
        if (release(savedState)) {
            failed = false;
            return savedState;
        } else {
            throw new IllegalMonitorStateException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            node.waitStatus = Node.CANCELLED;
    }
}

ReentrantLock公平锁和非公平锁锁释放都调用的同一个方法：release方法，fullRelease方法一直没有被提及，因为它是为等待队列准备的方法。fullRelease方法内部会调用release方法。

fullRelease方法和release方法最大的区别就是release方法只会返回true/false表示释放锁成功了还是失败了，fullRelease方法则会先保存锁的状态，释放完锁以后会将该state返回给调用方await方法，用于以后恢复线程在AQS同步队列中的状态。

4、是否在AQS队列：isOnSyncQueue

释放完成锁以后会执行while循环，不断执行isOnSyncQueue方法以判断节点是否在同步队列中，如果节点出现在了AQS同步队列中，说明节点已经被唤醒了，它可以重新尝试获取锁了。

java 复制代码 
final boolean isOnSyncQueue(Node node) {
    /**
     * 节点状态为CONDITION表示节点肯定在等待队列
     * AQS同步队列是双向队列，等待在AQS同步队列中的所有节点prev都有值，
     * 为null表示不在AQS同步队列中等待；反过来node.prev不为空并不表示node节点
     * 一定在AQS同步队列。
     */
    if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null)
        return false;
    /**
     * 等待队列中的节点通过nextWaiter指针相互链接，next指针用于AQS队列
     * next指针不为空表示节点必定在AQS同步队列；反过来，node.next为空说明不了
     * node节点不在AQS队列
     */
    if (node.next != null) 
        return true;
	
    //从尾部到头部遍历节点
    return findNodeFromTail(node);
}

/**
 * 从尾部到头部遍历AQS同步队列查找指定节点
 */
private boolean findNodeFromTail(Node node) {
    Node t = tail;
    for (;;) {
        if (t == node)
            return true;
        if (t == null)
            return false;
        t = t.prev;
    }
}

得解释一下：

node.prev不为空说明不了node节点在AQS同步队列：

可以看下AQS的enq自旋入队方法

可以看到，在CAS操作入队之前，node.prev就已经设置了值了，而CAS可能会失败，所以就算node.prev有值，node节点也可能没有在队列中。

node.next为空说明不了node节点不在AQS同步队列：

这个很好理解，AQS同步队列tail节点的next指针是null。

最后一个问题是：为什么要从尾部到头部遍历AQS同步队列查找指定节点，而不是从头部到尾部查找？

一个重要的原因是当前节点刚加入AQS队列尾部的话，从尾部查找可能不会经历很多遍历就能查找到该节点，从尾部开始查找可以提高效率。

三、await方法中的中断

上一章节讲到了isOnSyncQueue方法，该方法判定当前节点是否在AQS同步队列中，如果在同步队列中，则结束while循环，开始执行acquireQueue方法抢占锁；否则执行LockSupport.park方法将线程阻塞。看似逻辑很简单，但是涉及到了中断相关的逻辑，比较复杂，需要单独拎出来掰扯掰扯。

java 复制代码 
public final void await() throws InterruptedException {
    ....省略之前的代码....
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
            //不在AQS队列中，那就继续挂起等待
            LockSupport.park(this);//①
            //检查中断状态，防止由于发生中断导致LockSupport.park(this);失效
            if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)//②
                break;
    }
    //抢锁，如果在抢锁过程中发生了异常，则将中断标记设置为REINTERRUPT
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
    //如果是因中断导致的LockSupport.park(this);挂起失效，则遍历等待队列中的节点，删除无效节点
    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();
    //判定是否应当抛出中断异常还是仅仅恢复中断标记
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

1、LockSupport.park放行的原因

在①处执行了LockSupport.park代码，线程被阻塞挂起，那什么时候线程会被释放继续运行临界区代码呢？

有三个可能的原因：

  1. signal方法被调用后，线程节点自旋进入AQS同步队列，正常等待机会获取锁之后被前驱节点线程调用LockSupport.unpark方法唤醒

  2. 有别的线程调用了signal方法，signal方法中可能会调用LockSupport.unpark方法直接唤醒线程

  3. 线程发生了中断，LockSupport.lock方法阻塞失效了。

可能很多人都会想到signal方法会唤醒线程，但是想不到可能发生的中断会让LockSupport.lock方法失效仍然会释放线程让代码继续运行。这也是为什么接下来的代码要紧接着检查线程中断。

2、检查中断：checkInterruptWhileWaiting

确切的说是检查是否发生了中断，以及如果发生了中断，是在signal方法执行前发生了中断，还是signal方法执行后发生了中断。

java 复制代码 
/**
 * 返回值有三种：
 * 0：没有发生中断
 * -1（THROW_IE）：发生了中断，而且中断是在signal方法调用前发生的
 * 1（REINTERRUPT）：发生了中断，而且中断是在signal方法调用后发生的
 */
private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) {
    return Thread.interrupted() ?
        (transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) :
        0;
}

/**
 * 如果需要，在取消等待后将节点转移到AQS同步队列。
 * 如果节点是在被唤醒前取消等待的，则返回true，否则返回false。
 * 只有发生了中断才会调用该方法。
 */
final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
    
    /*
     * 这里的CAS操作如果成功，说明当前节点的状态是Node.CONDITION
     * 也就是说，当前节点必定是在等待队列，更进一步，说明了当前中断
     * 是在被唤醒之前发生的，因为如果调用了signal方法，当前节点必然
     * 已经在AQS同步队列中，已经是状态0了。
     */
    if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
        //自旋入队
        enq(node);
        return true;
    }
    /*
     * 代码执行到这里，并不能说明signal方法已经执行完毕，有可能signal方法
     * 正在执行中，Node状态已经更改成了0，但是enq方法还没执行完成，节点还在
     * 疯狂自旋入队。所以这里要判断是否完成了enq方法，就要判定下当前节点是否
     * 已经在AQS同步队列中。如果enq方法还没执行完，就让出CPU时间片，稍稍等待
     * 下，通常enq方法会很快完成，所以不用担心这里会浪费CPU资源。
     */
    while (!isOnSyncQueue(node))
        Thread.yield();
    //singal方法执行后发生的中断，返回false
    return false;
}

checkInterruptWhileWaiting方法有三个返回值：0、1（REINTERRUPT）、-1（THROW_IE）。在这里，要特别注意Thread.interrupted()方法的调用，该方法在上一章节《详解AQS二：ReentrantLock公平锁原理》就说过了，它有个很重要的特点是会重置中断状态为false，并且返回中断状态。checkInterruptWhileWaiting的返回值1和-1都代表发生过中断。不管是1还是-1，都会停止while循环，中断值则会暂存在interruptMode变量中。

java 复制代码 
while (!isOnSyncQueue(node)) {
        //不在AQS队列中，那就继续挂起等待
        LockSupport.park(this);//①
        //检查中断状态，防止由于发生中断导致LockSupport.park(this);失效
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)//②
            break;
}

3、抢锁以及重设中断状态

中断循环以后，当前线程就开始抢锁，抢锁方法是acquireQueued方法，该方法已经在文章《详解AQS二：ReentrantLock公平锁原理》中讲过，不再赘述。

acquireQueued方法返回值是true/false，true表示发生了中断，false表示未发生中断，这个中断是在抢锁过程中发生的；在抢锁之前，while循环中调用了checkInterruptWhileWaiting方法，该方法调用了Thread.interrupted()方法重置了中断状态，正是为了不影响acquireQueued方法的调用。

我们分析下抢锁代码

java 复制代码 
//抢锁，如果在抢锁过程中发生了异常，则将中断标记设置为REINTERRUPT
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
    interruptMode = REINTERRUPT;

这段代码执行了如下代码流程：

  1. 执行acquireQueued方法抢锁，抢锁成功后返回中断标记
  2. 如果执行acquireQueued方法抢锁的过程中发生了中断，则判断之前在等待队列中是否发生了中断以及中断类型是否是THROW_IE
  3. 如果当前节点在等待队列中等待的时候发生了中断并且中断类型是THROW_IE，则将中断标记interruptMode修改为REINTERRUPT。

现在我们聚焦于interruptMode != THROW_IE这个判断条件，如果interruptMode不是THROW_IE，它会是什么值？只有可能是剩下的两种值：

  • 0：在等待队列中未发生中断，但是acquireQueued方法执行的时候发生了中断

  • 1（REINTERRUPT）：在等待队列中等待的时候发生了中断，而且中断是在signal方法调用后发生的，而且之后在acquireQueued方法中抢锁的时候也发生了中断

在以上两种情况下，interruptMode会被修改成REINTERRUPT值（实际上第二种情况interruptMode的值已经是REINTERRUPT，重复修改也无妨）

这样，最终interruptMode一共只有可能有三种类型的值：

  • 0：在等待队列中未发生中断，在执行acquireQueued方法抢锁的过程中也没发生中断
  • 1（REINTERRUPT）：有可能在等待队列中未发生中断，但是在执行acquireQueued方法抢锁的过程中发生了中断；也有可能在等待队列中发生了中断，而且中断是在signal方法调用后发生的，同时在执行acquireQueued方法抢锁的过程中也发生了中断
  • -1（THROW_IE）：在等待队列中发生了中断，而且中断是在signal方法调用前发生的；是否在执行acquireQueued方法抢锁的过程中发生了中断无法得知。

针对这三种类型的值，接下来会如何处理呢？

4、中断的处理方式

await方法最后一段代码：

java 复制代码 
//判定是否应当抛出中断异常还是仅仅恢复中断标记
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);

这里首先判断了interruptMode是否是0，只有非0的值才会被处理，也就是说，只有异常类型才会被处理。

java 复制代码 
private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode)
    throws InterruptedException {
    if (interruptMode == THROW_IE)
        throw new InterruptedException();
    else if (interruptMode == REINTERRUPT)
        selfInterrupt();
}

终于看到了对THROW_IE和REINTERRUPT类型的处理：

THROW_IE：抛出InterruptedException异常

REINTERRUPT：设置中断标记，这样如果在接下来的业务处理中出现了sleep等等待方法，将会抛出InterruptedException异常。

使用表格总结一下异常处理的各种情况

可以看到，是否要抛出异常还是设置中断标记，主要取决于节点在等待队列中发生中断的时机：

等待队列中在signal方法调用前发生的中断： 一定会抛出中断异常，不管acquireQueued方法有没有发生中断

等待队列中在signal方法调用后发生的中断： 一定会设置中断标记位，不管acquireQueued方法有没有发生中断

**等待队列中没有发生中断：**如果抢锁过程中发生了中断，就设置中断标记位；如果抢锁过程中没有发生中断，就什么都不做。

思考一下，为什么要这么做呢？

acquireQueued是一个"uninterruptible"的类，也就是说，它不会抛出中断异常，但是它会将中断反馈给调用方，让调用方决定该如何处理异常，那await就作为调用方，结合了在等待队列中是否发生异常做出了综合决定：一切看是否在等待队列中发生的异常种类，如果没有发生异常，就向AQS同步队列处理异常类型一样，让业务自己决定是否抛出异常；如果在等待队列中发生了异常：

  • 在signal方法调用前发生异常，说明临界区代码没打算执行，直接抛出中断异常中断临界区代码执行即可
  • 在signal方法调用后发生异常，说明临界区代码本打算执行，临界区代码自己都没强制停止执行，是否要抛出中断异常停止临界区代码执行让业务代码自己判断去吧。

5、删除无效节点：unlinkCancelledWaiters

await方法最后会判定node.nextWaiter是否为null，如果是null则遍历等待队列中的节点，删除无效节点

java 复制代码 
//如果是因中断导致的LockSupport.park(this);挂起失效，则遍历等待队列中的节点，删除无效节点
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
    unlinkCancelledWaiters();

为什么会判断node.nextWaiter是否为null？想要知道这个答案，得看看signal方法的实现逻辑。

四、signal方法原理

signal方法就是把线程节点从等待队列转移到AQS同步队列，之后就是AQS正常获取锁并被前置节点线程唤醒后继续执行同步代码块中await方法之后的的临界区代码的过程。

java 复制代码 
public final void signal() {
    //如果当前锁的持有线程不是当前线程，就抛出异常
    if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    //firstWaiter是等待时间最久的线程，从它开始唤醒最公平
    Node first = firstWaiter;
    if (first != null)
        doSignal(first);
}

1、判定锁的持有线程：isHeldExclusively

这个方法是个AQS的钩子方法，实现在ReentrantLock类中的Sync抽象类

java 复制代码 
protected final boolean isHeldExclusively() {
    return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
}

这个方法特别简单，就是简单判定了下当前线程是否是持有锁的线程，什么情况下会发生不是持有锁的线程呢？明明当前线程正在运行中，它肯定是持有锁的线程啊，举个简单的例子如下所示：

java 复制代码 
/**
 * @author kdyzm
 * @date 2024/12/27
 */
public class AQSNotHolderThread {
    
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock1 = new ReentrantLock();
        Lock lock2 = new ReentrantLock();
        Condition con1 = lock1.newCondition();
        
        Thread thread = new Thread(() -> {
            lock1.lock();
            try {
                con1.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock1.unlock();
            }
        });
        thread.start();

        lock2.lock();
        try {
            //在lock2的临界区代码使用lock1的con1，会抛出IllegalMonitorStateException异常
            con1.signal();
        } finally {
            lock2.unlock();
        }
    }
}

以上代码会抛出IllegalMonitorStateException异常。

isHeldExclusively方法调用的目的就是要保证Condition方法的调用必须在对应的锁下的同步代码块中。

2、doSignal方法

doSignal方法会从头部开始查找第一个没有被取消的节点，将其转移到AQS同步队列或者直接唤醒线程。

java 复制代码 
private void doSignal(Node first) {
    do {
        if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
            lastWaiter = null;
        //不管后续有没有transferForSignal成功，都将nextWaiter指针置为null
        first.nextWaiter = null;
    } while (!transferForSignal(first) &&
             (first = firstWaiter) != null);
}

在上面的代码中，first.nextWaiter = null;这块代码是亮点，虽然不经意的一行代码，却是解释第三章第五节：删除无效节点：unlinkCancelledWaiters 的关键，之前留下了一个疑问，在await方法的最后：

java 复制代码 
//如果是因中断导致的LockSupport.park(this);挂起失效，则遍历等待队列中的节点，删除无效节点
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
    unlinkCancelledWaiters();

会判定node.nextWaiter是否为null，如果不是null，就执行unlinkCancelledWaiters方法清除无效节点。

从doSignal方法中可以看到，只要调用了调用了doSignal方法，节点的nextWaiter就会被置为null；那await方法中在LockSupport.park方法调用之后发现了node.nextWaiter竟然不为空，那就表示signal方法没有被调用，换句话说，是因为中断才使得LockSupport.park失效最终导致代码运行到这里的，在signal方法调用前发生了中断，那节点是取消等待状态，需要将节点从等待队列中移除出去，执行unlinkCancelledWaiters()方法就合理了。

3、转移节点到AQS：transferForSignal

该方法的主要目的是将线程节点从条件等待队列转移到AQS同步队列。

java 复制代码 
final boolean transferForSignal(Node node) {
    /*
     * 如果节点已经取消等待，则不再尝试转移节点到AQS同步队列
     */
    if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
        return false;

    /*
     * 节点自旋转进入AQS同步队列，并返回前置节点
     */
    Node p = enq(node);
    int ws = p.waitStatus;
    /**
     * ws>0：前置节点状态是取消状态
     * !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL)：设置前驱节点为Signal状态失败
     */
    if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
        LockSupport.unpark(node.thread);//唤醒节点线程
    return true;
}

我们分析一下这段代码：

本来目标节点在await方法中已经是被LockSupport.park方法将线程阻塞了，enq方法完成之后，实际上该节点已经完成了入队，应该是是等待前驱节点唤醒它的状态，似乎等价于AQS的acquire方法

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

中的acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))方法调用，然而真的等价吗？实际上不一定等价，其区别就是前驱节点的状态，由于目标节点是"先阻塞，后入队 "，和正常进入AQS队列等待的线程"先入队，后阻塞 "的流程是反着来的，所以它没有调用过shouldParkAfterFailedAcquire方法校正前驱节点状态：

java 复制代码 
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;
}

shouldParkAfterFailedAcquire方法执行完成后会将取消状态的节点剔除，并且将前置节点状态修正为SIGNAL。

在transferForSignal方法中的代码

java 复制代码 
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
        LockSupport.unpark(node.thread);//唤醒节点线程

实际上就是在快速验证前置节点状态，如果前置节点状态错误且无法修正，则将目标线程直接唤醒让其继续执行await方法中LockSupport.park方法之后的代码逻辑：

java 复制代码 
while (!isOnSyncQueue(node)) {
        //不在AQS队列中，那就继续挂起等待
        LockSupport.park(this);//①
        //检查中断状态，防止由于发生中断导致LockSupport.park(this);失效
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)//②
            break;
}
//抢锁，如果在抢锁过程中发生了异常，则将中断标记设置为REINTERRUPT
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
    interruptMode = REINTERRUPT;

由于在signal方法中已经入队，所以这里会结束while循环，执行下一个if语句中的acquireQueued(node, savedState)，这个方法中如果获取锁失败，它会调用shouldParkAfterFailedAcquire方法：

java 复制代码 
/**
 * 已经在队列中的线程通过独占模式获取锁的方法，该方法不受中断的影响。
 * 该方法也同样用于等待在条件等待队列中的线程获取锁。
 */
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            //如果前置节点是头部节点，当前节点就尝试抢占锁
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                //抢锁成功后将抢锁节点设置为头结点
                setHead(node);
                //释放头结点利于GC
                p.next = null; 
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            //如果应该阻塞等待就挂起线程进入阻塞状态
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

调用shouldParkAfterFailedAcquire方法就会重新校正前置节点状态为SIGNAL并且剔除掉前置节点中的取消状态的节点。

这样await方法将会在acquireQueued方法调用处阻塞，等待获取锁之后执行后续的临界区代码。

这样就完美闭环了。

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END.

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