在上篇文章中我们结合源码介绍了AQS的数据结构及实现原理，在今天的文章中我们介绍下ReentrantLock的实现原理，也看看在ReentrantLock中是如何使用AQS的。
本篇文章的内容，依赖于上篇文章，大家需要先了解下AQS的源码，文章连接为：AQS源码
ReentrantLock是一个Java层面的锁的实现，也是我们常用的一个锁对象，是一个可重入的排他锁。
1 类结构
ReentrantLock是Lock的一个实现类，实现了Lock中定义的锁应该具备的功能。其类图如下：
通过源码我们看到，在ReentrantLock中只有一个Sync类型的变量sync，锁功能便是通过改类及其子类实现的，Sync的类图如下：
通过类图我们发现了上篇文章中介绍的AQS的身影，该类继承自AQS，并有两个实现类FairSync、NonfairSync，这两个类分别是ReentrantLock的公平和非公平实现。
2 lock和unlock
锁最主要的作用就是加锁和释放锁。在这部分我们会根据源码了解下其实现原理。
ReentrantLock.Sync中的方法如下：
在上篇文章中我们知道AQS中有些方法是需要子类进行实现的，在上图中我们可以看到其实现了tryAcquire和tryRelease两个方法。
接下来我们分别看下ReentrantLock中的公平锁和非公平锁都是如何处理的。
2.1 获取非公平锁
NonfairSync中的lock方法源码如下：
final void lock() {
// 通过CAS操作修改state值
if (compareAndSetState(0, 1))
// 抢占锁成功 设置占用独占锁的线程为当前线程
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
// 抢占锁失败调用该方法 AQS中的方法 在该方法中会调用tryAcquire方法
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
// 获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
// 获取state值
int c = getState();
// state是0代表为无锁状态
if (c == 0) {
// CAS操作替换state
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 当前线程已经获得锁 代表重入
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 增加state值
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// 修改state值 这里无需使用CAS操作
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
ReentrantLock的非公平锁的获取逻辑还是比较简单的，调用lock方法时先进行抢占锁操作，抢占失败了再加入阻塞队列。
2.2 获取公平锁
FairSync中的lock方法源码如下：
final void lock() {
// 直接调用AQS中的acquire方法
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
// 当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
// 当前状态值
int c = getState();
// state为0代表无锁状态
if (c == 0) {
// 没有其他等待线程时进行进行抢占锁操作
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 重入逻辑和非公平锁的逻辑一致
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
公平锁的加锁逻辑也是比较简单的，当阻塞队列中没有其他等待线程时才进行抢占锁操作，这便是和非公平锁的不通之处。
2.3 锁的释放
ReentrantLock.Sync中的tryRelease方法源码如下：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
// state值减去需要释放的锁的数量
int c = getState() - releases;
// 当前线程非获得独占锁的线程 抛出异常
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
// 是否全部释放
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
// 设置独占锁的占有线程为null
setExclusiveOwnerThread(null);
}
// 修改state值
setState(c);
// 是否释放掉 释放成功会走AQS中唤醒阻塞队列下个节点的逻辑
return free;
}
至此ReentrantLock中锁的获取和释放逻辑，我们便讲解完了，逻辑还是比较简单的，建议大家在看源码时再点到AQS中看看，加深下对AQS的理解。
ReentrantLock的锁状态是通过state属性进行标记的，其取值如下：
- 0 无锁
- 大于0 线程获取锁的次数 重入时累加其值
获取锁和释放锁时对state进行加减操作，减到0时代表释放锁成功，唤醒AQS阻塞队列中的下个节点进行锁竞争。
公平锁和非公平锁的区别时，阻塞队列中存在其他阻塞线程，公平锁就插入阻塞队列尾部，非公平锁是在进行添加操作时都会进行一次锁竞争。
3 总结
在今天的文章中介绍了，ReentrantLock是如何在AQS的基础上实现的锁的功能，没什么复杂的逻辑。大家可以结合着AQS的源码一起来看看。
今天的文章就到这里了，在下次的文章中会介绍CountDownLatch同步工具的原理，大家可以先看看，其也是通过AQS实现的，逻辑也不难。
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