一、什么是ReentrantLock?
概念：ReentrantLock翻译为可重入锁，指的是一个线程能够对临界区共享资源进行重复加锁，即当前线程获取该锁后再次获取该锁不会被阻塞。 作用：确保线程安全，保证同一时刻只有一个线程可以执行临界区代码 比较： 为了大家更好的掌握 ReentrantLock 源码，这里列出两种锁之间的区别
| Synchronized | ReentrantLock | |
|---|---|---|
| 锁实现机制 | 对象头监视器模式 | 依赖 AQS |
| 灵活性 | 不灵活 | 支持响应中断、超时、尝试获取锁 |
| 释放锁形式 | 自动释放锁 | 显示调用 unlock() |
| 支持锁类型 | 非公平锁 | 公平锁 & 非公平锁 |
| 条件队列 | 单条件队列 | 多个条件队列 |
| 是否支持可重入 | 支持 | 支持 |
二、ReentrantLock介绍
2.1 可重入锁
概念：如果已经获取锁的线程是当前线程的话则直接再次获取成功 原理：由于锁会被获取n次，那么只有锁在被释放同样的n次之后，该锁才算是完全释放成功。 代码：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//1. 如果该锁未被任何线程占有，该锁能被当前线程获取
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//2.若被占有，检查占有线程是否是当前线程
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 3. 再次获取，计数加一
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
- 判断该锁是否被其它线程所占有
- 如果已被占有，检查占有线程是否是当前线程，如果是计数器+1，返回true获取成功
- 否则返回false
需要注意的是，重入锁的释放必须等同步状态为0时锁才算成功释放，否则锁仍未释放。如果锁被获取n次，释放了n-1次，则该锁未被完全释放返回false,只有被释放n次才算成功释放返回true。
2.1 公平锁（FairSync）
概念： 公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序获取锁，线程直接进入队列中排队，队列中第一个线程才能获取锁
代码： 传入一个boolean值，true为公平锁，false为非公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
}
- 获取当前线程，获取state状态，如果state=0(未被其它线程占用)
- hasQueuedPredecessors判断当前节点在同步队列中是否有前驱节点，如果有前驱节点说明有线程比当前线程更早请求资源，根据公平性，则当前线程请求资源失败
- 如果没有前驱节点继续，计数器+1，返回true，线程获取到锁
公平锁每次都是从同步队列中第一个节点获取到锁，而非公平性锁则不一定，有可能刚释放锁的线程能再次获取到锁。
缺点： 公平锁的优点是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐效率相对非公平锁要低，等待队列中除第一个线程以外的所有线程都会阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。
2.2 非公平锁（NonfairSync）
概念： 非公平锁是多个线程加锁时直接尝试获取锁，获取不到才会到等待队列的队尾等待。但如果此时锁刚好可用，那么这个线程可以无需阻塞直接获取到锁
代码：传入一个boolean值，true为公平锁，false为非公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
获取锁（nonfairTryAcquire）
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//1. 如果该锁未被任何线程占有，该锁能被当前线程获取
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//2.若被占有，检查占有线程是否是当前线程
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 3. 再次获取，计数加一
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
- 判断该锁是否被其他线程占有
- 若被占有，检查占有线程是否为当前请求线程（重入性判断）
- 如果是当前线程，同步状态，计数器+1，返回true
释放锁（tryRelease）
protected final boolean tryRelease(int releases) {
//1. 同步状态减1
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
//2. 只有当同步状态为0时，锁成功被释放，返回true
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
// 3. 锁未被完全释放，返回false
setState(c);
return free;
}
重入锁的释放必须得等到同步状态为0时锁才算成功释放，否则锁仍未释放。如果锁被获取n次，释放了n-1次，该锁未完全释放返回false，只有被释放n次才算成功释放，返回true。
缺点：
- 非公平锁的优点是可以减少唤起线程的开销，整体吞吐率高，因为线程有几率不阻塞直接获取锁，CPU不必唤醒所有线程。缺点是处于等待队列中的线程可能会饿死，或者等很久才会获得锁。
参考：
