3.4 Template Method
AbstractQueuedSynchronizer提供了以下几个protected方法用于子类改写
protected boolean tryAcquire(int arg)
protected boolean tryRelease(int arg)
protected int tryAcquireShared(int arg)
protected boolean tryReleaseShared(int arg)
protected boolean isHeldExclusively()
这几个方法的默认实现是抛出UnsupportedOperationException，子类可以根据需要进行改写。
AbstractQueuedSynchronizer中最基本的acquire流程的相关代码如下：
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
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) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
如果tryAcquire失败，那么当前线程可能会被enqueue到WaitQueue，然后被阻塞。 shouldParkAfterFailedAcquire方法会确保每个线程在被阻塞之前，其对应WaitQueue中的节点的waitStatus被设置为Node.SIGNAL（-1），以便在release时避免不必要的unpark操作。此外shouldParkAfterFailedAcquire还会清理WaitQueue中已经超时或者取消的Node。需要注意的是，在某个线程最终被阻塞之前，tryAcquire可能会被多次调用。
AbstractQueuedSynchronizer中最基本的release流程的相关代码如下：
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
private void unparkSuccessor(Node node) {
/*
* If status is negative (i.e., possibly needing signal) try
* to clear in anticipation of signalling. It is OK if this
* fails or if status is changed by waiting thread.
*/
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
/*
* Thread to unpark is held in successor, which is normally
* just the next node. But if cancelled or apparently null,
* traverse backwards from tail to find the actual
* non-cancelled successor.
*/
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);
}
release方法中，总是总head节点开始向后查找sucessor。只有当该sucessor的waitStatus被设置的情况下才会调用unparkSuccessor。unparkSuccessor方法中首先清除之前设置的Node.waitStatus，然后向后查找并且唤醒第一个需要被唤醒的sucessor。需要注意的是，if (s == null || s.waitStatus > 0)这个分支中，查找是从tail节点开始，根据prev引用向前进行。在Inside AbstractQueuedSynchronizer (2)
中提到过，Node.next为null并不一定意味着没有sucessor，虽然WaitQueue是个双向链表，但是根据next引用向后查找sucessor不靠谱，而根据prev引用向前查找predecessor总是靠谱。
3.5 Fairness
到目前为止我们已经知道，WaitQueue是个FIFO的队列，唤醒也总是从head开始。但是AbstractQueuedSynchronizer却并不一定是公平的（实际上，大多数情况下都是在非公平模式下工作）。如果在看一遍acquire方法会发现，tryAcquire的调用顺序先于acquireQueued，也就是说后来的线程可能在等待中的线程之前acquire成功。这种场景被称为barging FIFO strategy，它能提供更高的吞吐量。
大多数AbstractQueuedSynchronizer的子类都同时提供了公平和非公平的实现，例如ReentrantLock提供了NonfairSync和FairSync。例如其FairSync的tryAcquire方法如下：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
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;
}
tryAcquire方法返回true的条件之一是!hasQueuedPredecessors() 。hasQueuedPredecessors的代码如下：
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
// The correctness of this depends on head being initialized
// before tail and on head.next being accurate if the current
// thread is first in queue.
Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
Node h = head;
Node s;
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
综上， FairSync优先确保等待中线程先acquire成功。但是公平性也不是绝对的：在一个多线程并发的环境下，就算锁的获取是公平的，也不保证后续的其它处理过程的先后顺序。
既然默认情况下使用的都是NonfairSync，那么FairSync适合什么样的场景呢？如果被锁所保护的代码段的执行时间比较长，而应用又不能接受线程饥饿（NonfairSync可能会导致虽然某个线程长时间排队，但是仍然无法获得锁的情况）的场景下可以考虑使用FairSync。对于ReentrantLock，在其构造函数中传入true，即可构造一把公平锁。