前面的文章研究了AbstractQueuedSynchronizer的独占锁和共享锁，有了前两篇文章的基础，就可以乘胜追击，看一下基于AbstractQueuedSynchronizer的并发类是如何实现的。
ReentrantLock显然是一种独占锁，首先是公平模式的ReentrantLock，Sync是ReentractLock中的基础类，继承自AbstractQueuedSynchronizer，看一下代码实现：
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定义了一个lock方法让子类去实现，我们平时之所以能调用ReentrantLock的lock()方法，就是因为Sync定义了它实现了非公平锁tryAcquira的方法实现了tryRelease方法，比较简单，状态-1，独占锁的线程置空实现了isHeldExclusively方法定义了newCondition方法，让开发者可以利用Condition实现通知/等待接着，看一下公平锁的实现，FairSync类，它继承自Sync：
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1. 每次acquire的时候，state+1，如果当前线程lock()之后又lock()了，state不断+1，相应的unlock()的时候state-1，直到将state减到0为之，说明当前线程释放完所有的状态，其它线程可以竞争
2. state=0的时候，通过hasQueuedPredecessors方法做一次判断，hasQueuedPredecessors的实现为”h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());”，其中h是head、t是tail，由于代码中对结果取反，因此取反之后的判断为”h == t || ((s = h.next) != null && s.thread == Thread.currentThread());”，总结起来有两种情况可以通过!hasQueuedPredecessors()这个判断：
h==t，h==t的情况为要么当前FIFO队列中没有任何数据，要么只构建出了一个head还没往后面连过任何一个Node，因此head就是tail(s = h.next) != null && s.thread == Thread.currentThread()，当前线程为正在等待的第一个Node中的线程3. 如果没有线程比当前线程等待更久去执行acquire操作，那么通过CAS操作将state从0变为1的线程tryAcquire成功
4. 没有tryAcquire成功的线程，按照tryAcquire的先后顺序，构建为一个FIFO队列，即第一个tryAcquire失败的排在head的后一位，第二个tryAcquire失败的排在head的后二位
5. 当tryAcquire成功的线程release完毕，第一个tryAcquire失败的线程第一个尝试tryAcquire，这就是先到先得，典型的公平锁
看完了公平模式ReentrantLock，接着我们看一下非公平模式ReentrantLock是如何实现的。NonfairSync类，同样是继承自Sync类，实现为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; /** * Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal * acquire on failure. */ final void lock() { if (compareAndSetState( 0 , 1 )) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire( 1 ); } protected final boolean tryAcquire( int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } }结合nonfairTryAcquire方法一起讲解，nonfairTryAcquire方法的实现为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 final boolean nonfairTryAcquire( int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0 ) { if (compareAndSetState( 0 , acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true ; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0 ) // overflow throw new Error( "Maximum lock count exceeded" ); setState(nextc); return true ; } return false ; }看到差别就在于非公平锁lock()的时候会先尝试通过CAS看看能不能把state从0变为1（即获取锁），如果可以的话，直接获取锁而不需要排队。举个实际例子就很好理解了：
线程1、线程2、线程3竞争锁，线程1竞争成功获取锁，线程2、线程3依次排队线程1执行完毕，释放锁，state变为0，唤醒了第一个排队的线程2此时线程4来尝试获取锁了，由于线程2被唤醒了，因此线程2与线程4竞争锁线程4成功将state从0变为1，线程2竞争锁失败，继续park看到整个过程中，后来的线程4反而比先来的线程2先获取锁，相当于是一种非公平的模式，
那为什么非公平锁效率会比公平锁效率高？上面第（3）步如果线程2和线程4不竞争锁就是答案。为什么这么说，后面的解释很重要，希望大家可以理解：
线程1是先将state设为0，再去唤醒线程2，这两个过程之间是有时间差的。
那么如果线程1将state设置为0的时候，线程4就通过CAS算法获取到了锁，且在线程1唤醒线程2之前就已经使用完毕锁，那么相当于线程2获取锁的时间并没有推迟，在线程1将state设置为0到线程1唤醒线程2的这段时间里，反而有线程4获取了锁执行了任务，这就增加了系统的吞吐量，相当于单位时间处理了更多的任务。
从这段解释我们也应该能看出来了，非公平锁比较适合加锁时间比较短的任务。这是因为加锁时间长，相当于线程2将state设为0并去唤醒线程2的这段时间，线程4无法完成释放锁，那么线程2被唤醒由于没法获取到锁，又被阻塞了，这种唤醒-阻塞的操作会引起线程的上下文切换，继而影响系统的性能。
Semaphore即信号量，用于控制代码块的并发数，将Semaphore的permits设置为1相当于就是synchronized或者ReentrantLock，Semaphore具体用法可见Java多线程19：多线程下的其他组件之CountDownLatch、Semaphore、Exchanger。信号量允许多条线程获取锁，显然它的锁是一种共享锁，信号量也有公平模式与非公平模式，相信看懂了上面ReentrantLock的公平模式与非公平模式的朋友应该对Semaphore的公平模式与非公平模式理解起来会更快，这里就放在一起写了。
首先还是看一下Semaphore的基础设施，它和ReentrantLock一样，也有一个Sync：
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getPermits方法获取当前的许可剩余量还剩多少，即还有多少线程可以同时获得信号量定义了非公平信号量获取共享锁的逻辑nonfairTryAcquireShared定义了公平模式释放信号量的逻辑tryReleaseShared，相当于释放一次信号量，state就向上+1（信号量每次的获取与释放都是以1为单位的）再看下公平信号量的实现，同样的FairSync，继承自Sync，代码为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 static final class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 2014338818796000944L; FairSync( int permits) { super (permits); } protected int tryAcquireShared( int acquires) { for (;;) { if (hasQueuedPredecessors()) return - 1 ; int available = getState(); int remaining = available - acquires; if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) return remaining; } } }首先第10行的hasQueuedPredecessors方法，前面已经说过了，如果已经有了FIFO队列或者当前线程不是FIFO队列中在等待的第一条线程，返回-1，表示无法获取共享锁成功。
接着获取available，available就是state，用volatile修饰，所以线程中可以看到最新的state，信号量的acquires是1，每次获取信号量都对state-1，两种情况直接返回：
remaining减完<0通过cas设置成功之后就是和之前说过的共享锁的逻辑了，如果返回的是一个<0的数字，那么构建FIFO队列，线程阻塞，直到前面的执行完才能唤醒后面的。
接着看一下非公平信号量的实现，NonfairSync继承Sync：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L; NonfairSync( int permits) { super (permits); } protected int tryAcquireShared( int acquires) { return nonfairTryAcquireShared(acquires); } }nonfairTryAcquireShared在父类已经实现了，再贴一下代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 final int nonfairTryAcquireShared( int acquires) { for (;;) { int available = getState(); int remaining = available - acquires; if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) return remaining; } }看到这里和公平Semaphore只有一点差别：不会前置进行一次hasQueuedPredecessors()判断。即当前有没有构建为一个FIFO队列，队列里面第一个等待的线程是不是自身都无所谓，对于非公平Semaphore都一样，反正线程调用Semaphore的acquire方法就将当前state-1，如果得到的remaining设置成功或者CAS操作成功就返回，这种操作没有遵循先到先得的原则，即非公平信号量。
至于非公平信号量对比公平信号量的优点，和ReentrantLock的非公平锁对比ReentrantLock的公平锁一样，就不说了。
CountDownLatch即计数器自减的一种闭锁，某线程阻塞，对一个计数器自减到0，此线程被唤醒，CountDownLatch具体用法可见Java多线程19：多线程下的其他组件之CountDownLatch、Semaphore、Exchanger。
CountDownLatch是一种共享锁，通过await()方法与countDown()两个方法实现自身的功能，首先看一下await()方法的实现：
1 2 3 public void await() throws InterruptedException { sync.acquireSharedInterruptibly( 1 ); }acquireSharedInterruptibly最终又回到tryAcquireShared方法上，直接贴整个Sync的代码实现：
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传入一个count，state就等于count，await的时候判断是不是0，是0返回1表示成功，不是0返回-1表示失败，构建FIFO队列，head头只连接一个Node，Node中的线程就是调用CountDownLatch的await()方法的线程每次countDown的时候对state-1，直到state减到0的时候才算tryReleaseShared成功，tryReleaseShared成功，唤醒被挂起的线程为了验证（2），看一下上面Sync的tryReleaseShared方法就可以了，确实是这么实现的。
本文详细分析了ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch的实现原理，第一个是基于独占锁的实现，后两个是基于共享锁的实现，从这三个类我们可以再总结一下独占锁与共享锁的区别，主要在两点上：
独占锁同时只有一条线程可以acquire成功，独占锁同时可能有多条线程可以acquire成功，Semaphore是典型例子；独占锁每次只能唤醒一个Node，共享锁每次唤醒的时候可以将状态向后传播，即可能唤醒多个Node，CountDownLatch是典型例子。带着这两个结论再看ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch，你一定会对独占锁与共享锁理解更深。
