JUC并发工具使用与详情（CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Exchanger）

JUC并发工具

一、CountDownLatch应用&源码分析

1.1 CountDownLatch介绍

CountDownLatch就是JUC包下的一个工具，整个工具最核心的功能就是计数器

如果有三个业务需要并行处理，并且需要知道三个业务全部都处理完毕了

需要一个并发安全的计数器来操作

CountDownLatch就可以实现

给CountDownLatch设置一个数值。可以设置3

每个业务处理完毕之后，执行一次countDown方法，指定的3每次在执行countDown方法时，对3进行-1

主线程可以在业务处理时，执行await，主线程会阻塞等待任务处理完毕

当设置的3基于countDown方法减为0之后，主线程就会被唤醒，继续处理后续业务

当咱们的业务中，出现2个以上允许并行处理的任务，并且需要在任务都处理完毕后，再做其他处理时，可以采用CountDownLatch去实现这个功能

1.2 CountDownLatch应用

模拟有三个任务需要并行处理，在三个任务全部处理完毕后，再执行后续操作

CountDownLatch中，执行countDown方法，代表一个任务结束，对计数器-1

执行await方法，代表等待计数器变为0时，再继续执行

执行await(time,unit)方法，代表等待time时长，如果计数器不为0，返回false，如果在等待期间，计数器为0，方法就返回true

一般CountDownLatch更多的是基于业务去构建，不采用成员变量

static ThreadPoolExecutor executor = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(3);

static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    System.out.println("主业务开始执行");
    sleep(1000);
    executor.execute(CompanyTest::a);
    executor.execute(CompanyTest::b);
    executor.execute(CompanyTest::c);
    System.out.println("三个任务并行执行,主业务线程等待");
    // 死等任务结束
    // countDownLatch.await();
    // 如果在规定时间内，任务没有结束，返回false
    if (countDownLatch.await(10, TimeUnit.SECONDS)) {
        System.out.println("三个任务处理完毕，主业务线程继续执行");
    }else{
        System.out.println("三个任务没有全部处理完毕，执行其他的操作");
    }
}

private static void a() {
    System.out.println("A任务开始");
    sleep(1000);
    System.out.println("A任务结束");
    countDownLatch.countDown();
}
private static void b() {
    System.out.println("B任务开始");
    sleep(1500);
    System.out.println("B任务结束");
    countDownLatch.countDown();
}
private static void c() {
    System.out.println("C任务开始");
    sleep(2000);
    System.out.println("C任务结束");
    countDownLatch.countDown();
}

private static void sleep(long timeout){
    try {
        Thread.sleep(timeout);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

1.3 CountDownLatch源码分析

保证CountDownLatch就是一个计数器，没有什么特殊的功能，查看源码也只是查看计数器实现的方式

发现CountDownLatch的内部类Sync继承了AQS，CountDownLatch就是基于AQS实现的计数器

AQS就是一个state属性，以及AQS双向链表

猜测计数器的数值实现就是基于state去玩的

主线程阻塞的方式，也是阻塞在了AQS双向链表中

1.3.1 有参构造

就是构建内部类Sync，并且给AQS中的state赋值

// CountDownLatch的有参构造
public CountDownLatch(int count) {
    // 健壮性校验
    if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
    // 构建内部类，Sync传入count
    this.sync = new Sync(count);
}

// AQS子类，Sync的有参构造
Sync(int count) {
    // 就是给AQS中的state赋值
    setState(count);
}

1.3.2 await方法

await方法就时判断当前CountDownLatch中的state是否为0，如果为0，直接正常执行后续任务

如果不为0，以共享锁的方式，插入到AQS的双向链表，并且挂起线程

// 一般主线程await的方法，阻塞主线程，等待state为0
public void await() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

// 执行了AQS的acquireSharedInterruptibly方法
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    // 判断线程是否中断，如果中断标记位是true，直接抛出异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        // 共享锁挂起的操作
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

// tryAcquireShared在CountDownLatch中的实现
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    // 查看state是否为0，如果为0，返回1，不为0，返回-1
    return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}

private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    // 封装当前先成为Node，属性为共享锁
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                int r = tryAcquireShared(arg);
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            // 在这，就需要挂起当前线程。
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                parkAndCheckInterrupt())
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

1.3.3 countDown方法

countDown方法本质就是对state - 1，如果state - 1后变为0，需要去AQS的链表中唤醒挂起的节点

// countDown对计数器-1
public void countDown() {
    // 是-1。
    sync.releaseShared(1);
}

// AQS提供的功能
public final boolean releaseShared(int arg) {
    // 对state - 1
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        // state - 1后，变为0，执行doReleaseShared
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}
// CountDownLatch的tryReleaseShared实现
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
    // 死循环是为了避免CAS并发问题
    for (;;) {
        // 获取state
        int c = getState();
        // state已经为0，直接返回false
        if (c == 0)
            return false;
        // 对获取到的state - 1
        int nextc = c-1;
        // 基于CAS的方式，将值赋值给state
        if (compareAndSetState(c, nextc))
            // 赋值完，发现state为0了。此时可能会有线程在await方法处挂起，那边挂起，需要这边唤醒
            return nextc == 0;
    }
}

// 如何唤醒在await方法处挂起的线程
private void doReleaseShared() {
    // 死循环
    for (;;) {
        // 拿到head
        Node h = head;
        // head不为null，有值，并且head != tail，代表至少2个节点
        // 一个虚拟的head，加上一个实质性的Node
        if (h != null && h != tail) {
            // 说明AQS队列中有节点
            int ws = h.waitStatus;
            // 如果head节点的状态为 -1.
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                // 先对head节点将状态从-1，修改为0，避免重复唤醒的情况
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;  
                // 正常唤醒节点即可，先看head.next,能唤醒就唤醒，如果head.next有问题，从后往前找有效节点
                unparkSuccessor(h);
            }
            // 会在Semaphore中谈到这个位置
            else if (ws == 0 &&
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue;  
        }
        // 会在Semaphore中谈到这个位置
        if (h == head)  
            break;
    }
}

二、CyclicBarrier应用&源码分析

2.1 CyclicBarrier介绍

从名字上来看CyclicBarrier，就是代表循环屏障

Barrier屏障：让一个或多个线程达到一个屏障点，会被阻塞。屏障点会有一个数值，当达到一个线程阻塞在屏障点时，就会对屏障点的数值进行-1操作，当屏障点数值减为0时，屏障就会打开，唤醒所有阻塞在屏障点的线程。在释放屏障点之后，可以先执行一个任务，再让所有阻塞被唤醒的线程继续之后后续任务

Cyclic循环：所有线程被释放后，屏障点的数值可以再次被重置

CyclicBarrier一般被称为栅栏

CyclicBarrier是一种同步机制，允许一组线程互相等待。现成的达到屏障点其实是基于await方法在屏障点阻塞

CyclicBarrier并没有基于AQS实现，他是基于ReentrantLock锁的机制去实现了对屏障点--，以及线程挂起的操作（CountDownLatch本身是基于AQS，对state进行release操作后，可以-1）

CyclicBarrier没来一个线程执行await，都会对屏障数值进行-1操作，每次-1后，立即查看数值是否为0，如果为0，直接唤醒所有的互相等待线程

CyclicBarrier对比CountDownLatch区别

• 底层实现不同。CyclicBarrier基于ReentrantLock做的。CountDownLatch直接基于AQS做的
• 应用场景不同。CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier在计数器达到0之后，可以重置计数器。CyclicBarrier可以实现相比CountDownLatch更复杂的业务，执行业务时出现了错误，可以重置CyclicBarrier计数器，再次执行一次
• CyclicBarrier还提供了很多其他的功能：
  • 可以获取到阻塞的现成有多少
  • 在线程互相等待时，如果有等待的线程中断，可以抛出异常，避免无限等待的问题。
• CountDownLatch一般是让主线程等待，让子线程对计数器--。CyclicBarrier更多的让子线程也一起计数和等待，等待的线程达到数值后，再统一唤醒

CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再一次执行

2.2 CyclicBarrier应用

出国旅游

导游小姐姐需要等待所有乘客都到位后，发送护照，签证等等文件，再一起出发

比如Tom，Jack，Rose三个人组个团出门旅游

在构建CyclicBarrier可以指定barrierAction，可以选择性指定，如果指定了，那么会在barrier归0后，优先执行barrierAction任务，然后再去唤醒所有阻塞挂起的线程，并行去处理后续任务

所有互相等待的线程，可以指定等待时间，并且在等待的过程中，如果有线程中断，所有互相的等待的线程都会被唤醒

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {
        System.out.println("等到各位大佬都到位之后，分发护照和签证等内容！");
    });

    new Thread(() -> {
        System.out.println("Tom到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Tom出发！！！");
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Jack到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Jack出发！！！");
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Rose到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Rose出发！！！");
    }).start();

}

console

Tom到位！！！
Jack到位！！！
Rose到位！！！
等到各位大佬都到位之后，分发护照和签证等内容！
Rose出发！！！
Tom出发！！！
Jack出发！！！

Process finished with exit code 0

CyclicBarrier的几种使用情况

• 如果在等待期间，有线程中断了，唤醒所有线程后，CyclicBarrier无法继续使用，线程中断后，需要继续使用当前的CyclicBarrier，需要调用reset方法，让CyclicBarrier重置
• 如果CyclicBarrier的屏障数值到达0之后，他默认会重置屏障数值，CyclicBarrier在没有线程中断时，是可以重复使用的
• 如果某线程任务await设置等待时间超过等待时间程序还未执行，则所有调用CyclicBarrier对象的任务都会终止，然后执行catch里面的业务，且需要继续使用当前的CyclicBarrier，需要调用reset方法，让CyclicBarrier重置

2.3 CyclicBarrier源码分析

分成两块内容去查看，首先查看CyclicBarrier的一些核心属性，然后再查看CyclicBarrier的核心方法

2.3.1 CyclicBarrier的核心属性

public class CyclicBarrier {
   // 这个静态内部类是用来标记是否中断的
    private static class Generation {
        boolean broken = false;
    }

    /** CyclicBarrier是基于ReentrantLock实现的互斥操作，以及计数原子性操作 */
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    /** 基于当前的Condition实现线程的挂起和唤醒 */
    private final Condition trip = lock.newCondition();
    /** 记录有参构造传入的屏障数值，不会对这个数值做操作 */
    private final int parties;
    /** 当屏障数值达到0之后，优先执行当前任务  */
    private final Runnable barrierCommand;
    /** 初始化默认的Generation，用来标记线程中断情况 */
    private Generation generation = new Generation();
    /** 每来一个线程等待，就对count进行-- */
    private int count;
}

2.3.2 CyclicBarrier的有参构造

掌握构建CyclicBarrier之后，内部属性的情况

// 这个是CyclicBarrier的有参构造
// 在内部传入了parties，屏障点的数值
// 还传入了barrierAction，屏障点的数值达到0，优先执行barrierAction任务
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
    // 健壮性判
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    // 当前类中的属性parties是保存屏障点数值的
    this.parties = parties;
    // 将parties赋值给属性count，每来一个线程，基于count做-1操作。
    this.count = parties;
    // 优先执行的任务
    this.barrierCommand = barrierAction;
}

2.3.3 CyclicBarrier中的await方法

在CyclicBarrier中，提供了2个await方法

• 第一个是无参的方式，线程要死等，直到屏障点数值为0，或者有线程中断
• 第二个是有参方式，传入等待的时间，要么时间到位了，要不就是直到屏障点数值为0，或者有线程中断

无论是哪种await方法，核心都在于内部调用的dowait方法

dowait方法主要包含了线程互相等待的逻辑，以及屏障点数值到达0之后的操作

// 包含了线程互相等到的逻辑，以及屏障点数值到达0后的操作
private int dowait(boolean timed, long nanos)throws 
            // 当前新编程中断，抛出这个异常
            InterruptedException, 
            // 其他线程中断，当前线程抛出这个异常
            BrokenBarrierException,
            // await时间到位，抛出这个异常
            TimeoutException {
    // 加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 拿到Generation对象的引用
        final Generation g = generation;

        // 判断下线程中断了么？如果中断了，直接抛出异常
        if (g.broken)
            throw new BrokenBarrierException();

        // 当前线程中断了么？
        if (Thread.interrupted()) {
            // 做了三个实现，
            // 设置broken为true，将count重置，唤醒其他等待的线程
            breakBarrier();
            // 抛出异常
            throw new InterruptedException();
        }

        // 屏障点做--
        int index = --count;
        // 如果屏障点为0，打开屏障啦！！
        if (index == 0) {  
            // 标记
            boolean ranAction = false;
            try {
                // 拿到有参构造中传递的任务
                final Runnable command = barrierCommand;
                // 任务不为null，优先执行当前任务
                if (command != null)
                    command.run();
                // 上述任务执行没问题，标记位设置为true
                ranAction = true;
                // 执行nextGeneration
                // 唤醒所有线程，重置count，重置generation
                nextGeneration();
                return 0;
            } finally {
                // 如果优先执行的任务出了问题i，就直接抛出异常
                if (!ranAction)
                    breakBarrier();
            }
        }

        // 死循环
        for (;;) {
            try {
                //  如果调用await方法，死等
                if (!timed)
                    trip.await();
                // 如果调用await(time,unit)，基于设置的nans时长决定await的时长
                else if (nanos > 0L)
                    nanos = trip.awaitNanos(nanos);
            } catch (InterruptedException ie) {
                // 到这，说明线程被中断了
                // 查看generation有没有被重置。
                // 并且当前broken为false，需要做线程中断后的操作。
                if (g == generation && ! g.broken) {
                    breakBarrier();
                    throw ie;
                } else {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
            // 是否是中断唤醒，是就抛异常。
            if (g.broken)
                throw new BrokenBarrierException();
            // 说明被reset了，返回index的数值。或者任务完毕也会被重置
            if (g != generation)
                return index;
            // 指定了等待的时间内，没有等到所有线程都到位
            if (timed && nanos <= 0L) {
                // 中断任务
                breakBarrier();
                // 抛出异常
                throw new TimeoutException();
            }
        }
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

三、Semaphone应用&源码分析

3.1 Semaphore介绍

Synchronized，ReentrantLock是互斥锁，保证一个资源同一时间只允许被一个线程访问

Semaphore（信号量）保证1个或多个资源可以被指定数量的线程同时访问

底层实现是基于AQS去做的

Semaphore底层也是基于AQS的state属性做一个计数器的维护。state的值就代表当前共享资源的个数。如果一个线程需要获取的1个或多个资源，直接查看state的标识的资源个数是否足够，如果足够的，直接对state - 1拿到当前资源。如果资源不够，当前线程就需要挂起等待。知道持有资源的线程释放资源后，会归还给Semaphore中的state属性，挂起的线程就可以被唤醒

Semaphore也分为公平和非公平的概念

使用场景：连接池对象就可以基础信号量去实现管理。在一些流量控制上，也可以采用信号量去实现。再比如去迪士尼或者是环球影城，每天接受的人流量是固定的，指定一个具体的人流量，可能接受10000人，每有一个人购票后，就对信号量进行--操作，如果信号量已经达到了0，或者是资源不足，此时就不能买票

3.2 Semaphore应用

以上面环球影城每日人流量为例子去测试一下

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 今天环球影城还有人个人流量
    Semaphore semaphore = new Semaphore(10);

    new Thread(() -> {
        try {
            System.out.println("一家三口要去~~");
            semaphore.acquire(3);
            System.out.println("一家三口进去了~~~");
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release(3);
            System.out.println("一家三口走了~~~");
        }
    }).start();

    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        int j = i;
        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println(j + "大哥来了。");
                semaphore.acquire();
                System.out.println(j + "大哥进去了~~~");
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
                System.out.println(j + "大哥走了~~~");
            }
        }).start();
    }

    Thread.sleep(10);

    System.out.println("main大哥来了。");
    if (semaphore.tryAcquire(10, TimeUnit.SECONDS)) {
        System.out.println("main大哥进来了。");
    } else {
        System.out.println("资源不够，main大哥没进来。");
    }
    Thread.sleep(10000);

    System.out.println("main大哥又来了。");
    if (semaphore.tryAcquire()) {
        System.out.println("main大哥进来了。");
        semaphore.release();
    } else {
        System.out.println("资源不够，main大哥没进来。");
    }
}

其实Semaphore整体就是对构建Semaphore时，指定的资源数的获取和释放操作

获取资源方式：

• acquire()：获取一个资源，没有资源就挂起等待，如果中断，直接抛异常
• acquire(int)：获取指定个数资源，资源不够，或者没有资源就挂起等待，如果中断，直接抛异常
• tryAcquire()：获取一个资源，没有资源返回false，有资源返回true
• tryAcquire(int)：获取指定个数资源，没有资源返回false，有资源返回true
• tryAcquire(time,unit)：获取一个资源，如果没有资源，等待time.unit，如果还没有，就返回false
• tryAcquire(int，time,unit)：获取指定个数资源，如果没有资源，等待time.unit，如果还没有，就返回false
• acquireUninterruptibly()：获取一个资源，没有资源就挂起等待，中断线程不结束，继续等
• acquireUninterruptibly(int)：获取指定个数资源，没有资源就挂起等待，中断线程不结束，继续等

归还资源方式：

• release()：归还一个资源
• release(int)：归还指定个数资源

3.3 Semaphore源码分析

先查看Semaphore的整体结构，然后基于获取资源，以及归还资源的方式去查看源码

3.3.1 Semaphore的整体结构

Semaphore内部有3个静态内类

首先是向上抽取的Sync

其次还有两个Sync的子类NonFairSync以及FairSync两个静态内部类

Sync内部主要提供了一些公共的方法，并且将有参构造传入的资源个数，直接基于AQS提供的setState方法设置了state属性。

NonFairSync以及FairSync区别就是tryAcquireShared方法的实现是不一样

3.3.2 Semaphore的非公平的获取资源

在构建Semaphore的时候，如果只设置资源个数，默认情况下是非公平

如果在构建Semaphore，传入了资源个数以及一个boolean时，可以选择非公平还是公平

public Semaphore(int permits, boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

从非公平的acquire方法入手

首先确认默认获取资源数是1个，并且acquire是允许中断线程时，抛出异常的。获取资源的方式，就是直接用state - 需要的资源数，只要资源足够，就CAS的将state做修改。如果没有拿到锁资源，就基于共享锁的方式去将当前线程挂起在AQS双向链表中。如果基于doAcquireSharedInterruptibly拿锁成功，会做一个事情。会执行setHeadAndPropagate方法。一会说

// 信号量的获取资源方法（默认获取一个资源）
public void acquire() throws InterruptedException {
    // 跳转到了AQS中提供共享锁的方法
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

// AQS提供的
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    // 判断线程的中断标记位，如果已经中断，直接抛出异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    // 先看非公平的tryAcquireShared实现。
    // tryAcquireShared：
    //     返回小于0，代表获取资源失败，需要排队。
    //     返回大于等于0，代表获取资源成功，直接执行业务代码
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

// 信号量的非公平获取资源方法
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {
    // 死循环。
    for (;;) {
        // 获取state的数值，剩余的资源个数
        int available = getState();
        // 剩余的资源个数 - 需要的资源个数
        int remaining = available - acquires;
        // 如果-完后，资源个数小于0，直接返回这个负数
        if (remaining < 0 ||
            // 说明资源足够，基于CAS的方式，将state从原值，改为remaining
            compareAndSetState(available, remaining))
            return remaining;
    }
}
// 获取资源失败，资源不够，当前线程需要挂起等待
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    // 构建Node节点，线程和共享锁标记，并且到AQS双向链表中
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            // 拿到上一个节点
            final Node p = node.predecessor();
            // 如果上一个节点是头节点，就抢一手
            if (p == head) {
                // 再次基于非公平的方式去获取一次资源
                int r = tryAcquireShared(arg);
                // 到这，说明拿到了锁资源
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; 
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            // 如果上面没拿到，或者不是head的next节点，将前继节点的状态改为-1，并挂起当前线程
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt())
                // 如果线程中断会抛出异常
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

acquire()以及acquire(int)的方式，都是执行acquireSharedInterruptibly方法去尝试获取资源，区别只在于是否传入了需要获取的资源个数

tryAcquire()以及tryAcquire(int)因为这两种方法是直接执行tryAcquire，只使用非公平的实现，只有非公平的情况下，才有可能在有线程排队的时候获取到资源

但是tryAcquire(int,time,unit)这种方法是正常走的AQS提供的acquire。因为这个tryAcquire可以排队一会，即便是公平锁也有可能拿到资源。这里的挂起和acquire挂起的区别仅仅是挂起的时间问题

• acquire是一直挂起直到线程中断，或者线程被唤醒
• tryAcquire(int,time,unit)是挂起一段时间，直到线程中断，要么线程被唤醒，要么阻塞时间到了

还有acquireUninterruptibly()以及acquireUninterruptibly(int)只是在挂起线程后，不会因为线程的中断而去抛出异常

3.3.3 Semaphore公平实现

公平与非公平只是差了一个方法的实现tryAcquireShared实现

这个方法的实现中，如果是公平实现，需要先查看AQS中排队的情况

// 信号量公平实现
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    // 死循环。
    for (;;) {
        // 公平实现在走下述逻辑前，先判断队列中排队的情况
        // 如果没有排队的节点，直接不走if逻辑
        // 如果有排队的节点，发现当前节点处在head.next位置，直接不走if逻辑
        if (hasQueuedPredecessors())
            return -1;

        // 下面这套逻辑和公平实现是一模一样的。
        int available = getState();
        int remaining = available - acquires;
        if (remaining < 0 ||
            compareAndSetState(available, remaining))
            return remaining;
    }
}

3.3.4 Semaphore释放资源

因为信号量从头到尾都是共享锁的实现……

释放资源操作，不区分公平和非公平

// 信号量释放资源的方法入口
public void release() {
    sync.releaseShared(1);
}

// 释放资源不分公平和非公平，都走AQS的releaseShared
public final boolean releaseShared(int arg) {
    // 优先查看tryReleaseShared，这个方法是信号量自行实现的。
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        // 只要释放资源成功，执行doReleaseShared，唤醒AQS中排队的线程，去竞争Semaphore的资源
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

// 信号量实现的释放资源方法
protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {
    // 死循环
    for (;;) {
        // 拿到当前的state
        int current = getState();
        // 将state + 归还的资源个数，新的state要被设置为next
        int next = current + releases;
        // 如果归还后的资源个数，小于之前的资源数。
        // 避免出现归还资源后，导致next为负数，需要做健壮性判断
        if (next < current) 
            throw new Error("Maximum permit count exceeded");
        // CAS操作，保证原子性，只会有一个线程成功的就之前的state修改为next
        if (compareAndSetState(current, next))
            return true;
    }
}

3.4 AQS中PROPAGATE节点

为了更好的了解PROPAGATE节点状态的意义，优先从JDK1.5去分析一下释放资源以及排队后获取资源的后置操作

3.4.1 掌握JDK1.5-Semaphore执行流程图

首先查看4个线程获取信号量资源的情况

往下查看释放资源的过程会触发什么问题

首先t1释放资源，做了进一步处理

当线程3获取锁资源后，线程2再次释放资源，因为执行点问题，导致线程4无法被唤醒

3.4.2 分析JDK1.8的变化

====================================JDK1.5实============================================.
public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0) 
            // 该方法类似JDK1.8的doReleaseShared方法，但少了其中else if的信号量状态（PROPAGATE）的判断
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}


private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    setHead(node);
    if (propagate > 0 && node.waitStatus != 0) {
        Node s = node.next; 
        if (s == null || s.isShared())
            unparkSuccessor(node);
    }
}

====================================JDK1.8实============================================.
public final boolean releaseShared(int arg) {
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}
private void doReleaseShared() {
    for (;;) {
        // 拿到head节点
        Node h = head;
        // 判断AQS中有排队的Node节点
        if (h != null && h != tail) {
            // 拿到head节点的状态
            int ws = h.waitStatus;
            // 状态为-1
            if (ws == Node.SIGNAL) {
                // 将head节点的状态从-1，改为0
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;  
                // 唤醒后继节点
                unparkSuccessor(h);
            }
            // 发现head状态为0，将head状态从0改为-3，目的是为了往后面传播
            else if (ws == 0 &&
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                continue;                // loop on failed CAS
        }
        // 没有并发的时候。head节点没变化，正常完成释放排队的线程
        if (h == head)  
            break;
    }
}

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    // 拿到head
    Node h = head; 
    // 将线程3的Node设置为新的head
    setHead(node);
    // 如果propagate 大于0，代表还有剩余资源，直接唤醒后续节点，如果不满足，也需要继续往后判断看下是否需要传播
    // h == null：看成健壮性判断即可
    // 之前的head节点状态为负数，说明并发情况下，可能还有资源，需要继续向后唤醒Node
    // 如果当前新head节点的状态为负数，继续释放后续节点
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 || (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        // 唤醒当前节点的后继节点
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.isShared())
            doReleaseShared();
    }
}