AQS源码解析之Node与CLH锁队列

# 1. 引言
## 1.1 AQS简介
## 1.2 锁的概念与分类
## 1.3 本文介绍

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java中用于构建同步器的框架，它提供了一种用于实现阻塞锁和一些其他同步器（如 Semaphore、 CountDownLatch 等）的基础框架。AQS 主要包括两种队列，即 Node 锁队列和 CLH 锁队列。本文将分别介绍这两种队列的数据结构、操作流程以及 AQS 的实现原理，并对其进行代码分析和应用场景的探讨。

## 2. Node锁队列
### 2.1 Node的数据结构
### 2.2 Node的状态
### 2.3 Node入队操作
### 2.4 Node出队操作

## 3. CLH锁队列
### 3.1 CLH锁队列的概念
### 3.2 CLH队列的数据结构
### 3.3 CLH队列的操作流程
### 3.4 CLH与Node锁队列的比较

## 4. AQS的实现原理
### 4.1 AQS中的Sync队列
### 4.2 AQS的基本操作：acquire与release
### 4.3 AQS的state状态管理

## 5. 代码分析
### 5.1 Node与CLH锁队列的核心代码解读
### 5.2 AQS相关代码分析
### 5.3 基于Node与CLH锁队列的实例演示

## 6. 总结与展望
### 6.1 AQS的优点与不足
### 6.2 Node与CLH锁队列的应用场景
### 6.3 对AQS与Node、CLH进行进一步研究的挑战和展望

# 2. Node锁队列

Node锁队列是AQS中的关键数据结构之一，用于管理需要获取锁的线程。本章将介绍Node锁队列的数据结构、状态以及入队和出队操作。

### 2.1 Node的数据结构

Node是AQS中的一个类，用于表示需要获取锁的线程。Node通过CAS操作进行状态的改变和线程的阻塞。它的基本数据结构如下：

static final class Node {
    static final Node SHARED = new Node();
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    volatile int waitStatus;
    volatile Node prev;
    volatile Node next;
    volatile Thread thread;
    Node nextWaiter;

    final boolean isShared() {
        return nextWaiter == SHARED;
    }

    final Node predecessor() throws NullPointerException {
        Node p = prev;
        if (p == null)
            throw new NullPointerException();
        return p;
    }

    Node() {
    }

    Node(Thread thread, Node mode) {  // Used by addWaiter
        this.thread = thread;
        this.nextWaiter = mode;
    }

    Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
        this.thread = thread;
        this.waitStatus = waitStatus;
    }
}

### 2.2 Node的状态

Node中的waitStatus字段表示线程的等待状态，它有以下几个取值：

- 0：表示线程已经获取锁；
- Node.CANCELLED(1)：表示线程被取消等待；
- Node.SIGNAL(-1)：表示线程等待唤醒；
- Node.CONDITION(-2)：表示线程在Condition中等待；
- Node.PROPAGATE(-3)：共享模式下，等待结束后需要唤醒其他节点。

### 2.3 Node入队操作

当一个线程需要获取锁时，会被封装成一个Node节点，并通过addWaiter方法加入到等待队列中。入队操作的代码如下：

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;
}

private Node enq(final Node node) {
    for (;;) {
        Node t = tail;
        if (t == null) { // Must initialize
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = he