1.5w字，30图带你彻底掌握 AQS！

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
  extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {
    // 以下为双向链表的首尾结点，代表入口等待队列
    private transient volatile Node head;
    private transient volatile Node tail;
    // 共享变量 state
    private volatile int state;
    // cas 获取 / 释放 state，保证线程安全地获取锁
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }
    // ...
 }
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// 1. 初始化可重入锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
    // 加锁
    lock.lock();
    try {
        // 2. 执行临界区代码
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // 3. 解锁
        lock.unlock();
    }
}
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public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
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public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
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public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}
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final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        // 如果 c 等于0，表示此时资源是空闲的（即锁是释放的），再用 CAS 获取锁
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        // 此条件表示之前已有线程获得锁，且此线程再一次获得了锁，获取资源次数再加 1，这也映证了 ReentrantLock 为可重入锁
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}
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public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}
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private Node addWaiter(Node mode) {
    Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
    Node pred = tail;
    // 如果尾结点不为空，则用 CAS 将获取锁失败的线程入队
    if (pred != null) {
        node.prev = pred;
        if (compareAndSetTail(pred, node)) {
            pred.next = node;
            return node;
        }
    }
    // 如果结点为空，执行 enq 方法
    enq(node);
    return node;
}
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private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) {
            // 尾结点为空，说明 FIFO 队列未初始化，所以先初始化其头结点
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            // 尾结点不为空，则将等待线程入队
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}
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static final class Node {
    static final Node SHARED = new Node();//标识等待节点处于共享模式
    static final Node EXCLUSIVE = null;//标识等待节点处于独占模式
    static final int CANCELLED = 1; //由于超时或中断，节点已被取消
    static final int SIGNAL = -1;  // 节点阻塞（park）必须在其前驱结点为 SIGNAL 的状态下才能进行，如果结点为 SIGNAL,则其释放锁或取消后，可以通过 unpark 唤醒下一个节点，
    static final int CONDITION = -2;//表示线程在等待条件变量（先获取锁，加入到条件等待队列，然后释放锁，等待条件变量满足条件；只有重新获取锁之后才能返回）
    static final int PROPAGATE = -3;//表示后续结点会传播唤醒的操作，共享模式下起作用
    //等待状态：对于condition节点，初始化为CONDITION；其它情况，默认为0，通过CAS操作原子更新
    volatile int waitStatus;
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final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        boolean interrupted = false;
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            // 如果前一个节点是 head，则尝试自旋获取锁
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                //  将 head 结点指向当前节点，原 head 结点出队
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                failed = false;
                return interrupted;
            }
            // 如果前一个节点不是 head 或者竞争锁失败，则进入阻塞状态
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                interrupted = true;
        }
    } finally {
        if (failed)
            // 如果线程自旋中因为异常等原因获取锁最终失败，则调用此方法
            cancelAcquire(node);
    }
}
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private void setHead(Node node) {
    head = node;
    node.thread = null;
    node.prev = null;
}
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private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;
    if (ws == Node.SIGNAL)
       // 1. 如果前置顶点的状态为 SIGNAL，表示当前节点可以阻塞了
        return true;
    if (ws > 0) {
        // 2. 移除取消状态的结点
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        // 3. 如果前置节点的 ws 不为 0，则其设置为 SIGNAL，
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}
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private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
    // 阻塞线程
    LockSupport.park(this);
    // 返回线程是否中断过，并且清除中断状态（在获得锁后会补一次中断）
    return Thread.interrupted();
}
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public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        // 如果是因为中断唤醒的线程，获取锁后需要补一下中断
        selfInterrupt();
}
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```java
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    boolean failed = true;
    try {
        // 省略自旋获取锁代码        
    } finally {
        if (failed)
            // 如果线程自旋中因为异常等原因获取锁最终失败，则调用此方法
            cancelAcquire(node);
    }
}
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private void cancelAcquire(Node node) {
    // 如果节点为空，直接返回
    if (node == null)
        return;
    // 由于线程要被取消了，所以将 thread 线程清掉
    node.thread = null;
    // 下面这步表示将 node 的 pre 指向之前第一个非取消状态的结点（即跳过所有取消状态的结点）,waitStatus > 0 表示当前结点状态为取消状态
    Node pred = node.prev;
    while (pred.waitStatus > 0)
        node.prev = pred = pred.prev;
    // 获取经过过滤后的 pre 的 next 结点，这一步主要用在后面的 CAS 设置 pre 的 next 节点上
    Node predNext = pred.next;
    // 将当前结点设置为取消状态
    node.waitStatus = Node.CANCELLED;
    // 如果当前取消结点为尾结点，使用 CAS 则将尾结点设置为其前驱节点，如果设置成功，则尾结点的 next 指针设置为空
    if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
        compareAndSetNext(pred, predNext, null);
    } else {
    // 这一步看得有点绕，我们想想，如果当前节点取消了，那是不是要把当前节点的前驱节点指向当前节点的后继节点，但是我们之前也说了，要唤醒或阻塞结点，须在其前驱节点的状态为 SIGNAL 的条件才能操作，所以在设置 pre 的 next 节点时要保证 pre 结点的状态为 SIGNAL，想通了这一点相信你不难理解以下代码。
        int ws;
        if (pred != head &&
            ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
             (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
            pred.thread != null) {
            Node next = node.next;
            if (next != null && next.waitStatus <= 0)
                compareAndSetNext(pred, predNext, next);
        } else {
        // 如果 pre 为 head，或者  pre 的状态设置 SIGNAL 失败，则直接唤醒后继结点去竞争锁，之前我们说过， SIGNAL 的结点取消（或释放锁）后可以唤醒后继结点
            unparkSuccessor(node);
        }
        node.next = node; // help GC
    }
}
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private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    int ws = pred.waitStatus;
    // 省略无关代码
    if (ws > 0) {
        // 移除取消状态的结点
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } 
    return false;
}
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// java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer
public final boolean release(int arg) {
    // 锁释放是否成功
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}
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// java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.Sync
protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;
    // 只有持有锁的线程才能释放锁，所以如果当前锁不是持有锁的线程，则抛异常
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    // 说明线程持有的锁全部释放了，需要释放 exclusiveOwnerThread 的持有线程
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}
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// java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer
public final boolean release(int arg) {
    // 锁释放是否成功
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            // 锁释放成功后，唤醒 head 之后的节点，让它来竞争锁
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}
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private void unparkSuccessor(Node node) {
    // 获取 head 的 waitStatus（假设其为 SIGNAL）,并用 CAS 将其置为 0，为啥要做这一步呢，之前我们分析过多次，其实 waitStatus = SIGNAL（< -1）或 PROPAGATE（-·3） 只是一个标志，代表在此状态下，后继节点可以唤醒，既然正在唤醒后继节点，自然可以将其重置为 0，当然如果失败了也不影响其唤醒后继结点
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
    // 以下操作为获取队列第一个非取消状态的结点，并将其唤醒
    Node s = node.next;
    // s 状态为非空，或者其为取消状态，说明 s 是无效节点，此时需要执行 if 里的逻辑
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {
        s = null;
        // 以下操作为从尾向前获取最后一个非取消状态的结点
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
            if (t.waitStatus <= 0)
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread);
}
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public class Mutex  {
    private Sync sync = new Sync();
    public void lock () {
        sync.acquire(1);
    }
    public void unlock () {
        sync.release(1);
    }
    private static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        @Override
        protected boolean tryAcquire (int arg) {
            return compareAndSetState(0, 1);
        }
        @Override
        protected boolean tryRelease (int arg) {
            setState(0);
            return true;
        }
        @Override
        protected boolean isHeldExclusively () {
            return getState() == 1;
        }
    }
}
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