一、ReentrantLock类结构
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
private final Sync sync; // 锁 大部分功能都是委托给Sync来实现的
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {}
static final class FairSync extends Sync {}
static final class NonfairSync extends Sync {}
}
二、以NonfairSync为例解析重入锁
获取锁标志：
（NonfairSync extends Sync extends AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer）
1.AbstractQueuedSynchronizer.state>0(0代表没有被占用，大于0代表有线程持有当前锁(锁可以重入，每次重入都+1))
2.AbstractOwnableSynchronizer.exclusiveOwnerThread == Thread.currentThread()
获取锁：
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();// 默认是非公平锁
lock.lock();
}
// ReentrantLock
public void lock() {
sync.lock();
}
// NonfairSync
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1)) // 尝试获取锁
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); // 如果拿到锁就设置当前线程
else
acquire(1);
}
// AbstractQueuedSynchronizer
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) && // 尝试获取锁
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) // 没有获取到锁，将线程加入同步队列(参考上一篇AbstractQueuedSynchronizer)
selfInterrupt();
}
// NonfairSync
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
/**
* 获取锁标志:
* (NonfairSync extends Sync extends AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer)
* 1.AbstractQueuedSynchronizer.state>0(0代表没有被占用，大于0代表有线程持有当前锁(锁可以重入，每次重入都+1))
* 2.AbstractOwnableSynchronizer.exclusiveOwnerThread == Thread.currentThread()
* Sync(NonfairSync没有重写nonfairTryAcquire)
*/
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) { // 所没有被占用，直接获取
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {// 重入
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
释放锁：
// ReentrantLock
public void unlock() {
sync.release(1);
}
// AbstractQueuedSynchronizer
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h); // 唤醒队列下一个节点线程 参考上一篇：AbstractQueuedSynchronizer
return true;
}
return false;
}
// Sync
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false; // 重入锁，直到state==0才算释放
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
三、公平锁与非公平锁
// FairSync(NonfairSync会先尝试拿锁，FairSync不会)
final void lock() {
acquire(1);
}
// FairSync
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() && // CLH队列为空或者队列头结点是当前线程节点 才能获得锁
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;
}
/**
* AbstractQueuedSynchronizer
* true - CLH队列为空或者队列头结点是当前线程节点
*/
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
Node t = tail;
Node h = head;
Node s;
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
以上代码可以看出，公平锁和非公平锁只有两处不同：
（1）非公平锁在调用 lock 后，首先就会调用 CAS 进行一次抢锁，如果这个时候恰巧锁没有被占用，那么直接就获取到锁。
（2）非公平锁在 CAS 失败后，和公平锁一样都会进入到 tryAcquire 方法。在 tryAcquire 方法中，如果发现锁这个时候被释放了（state == 0），非公平锁会直接 CAS 抢锁，而公平锁会判断等待队列是否有线程处于等待状态，如果有则不去抢锁，乖乖排到后面。
公平锁和非公平锁就这两点区别，如果这两次 CAS 都不成功，那么后面非公平锁和公平锁是一样的，都要进入到阻塞队列等待唤醒。
因此，非公平锁会有更好的性能，因为它的吞吐量比较大。当然，非公平锁让获取锁的时间变得更加不确定，可能会导致在阻塞队列中的线程长期处于饥饿状态。
四、ReentrantLock优势
ReentrantLock与synchronized具有相同的功能和内存语义。
1、与synchronized相比，ReentrantLock提供了更多，更加全面的功能，具备更强的扩展性。例如：时间锁等候，可中断锁等候，锁投票。
2、ReentrantLock还提供了条件Condition，对线程的等待、唤醒操作更加详细和灵活，所以在多个条件变量和高度竞争锁的地方，ReentrantLock更加适合。
3、ReentrantLock提供了可轮询的锁请求。它会尝试着去获取锁，如果成功则继续，否则可以等到下次运行时处理，而synchronized则一旦进入锁请求要么成功要么阻塞，所以相比synchronized而言，ReentrantLock会不容易产生死锁些。
4、ReentrantLock支持更加灵活的同步代码块，但是使用synchronized时，只能在同一个synchronized块结构中获取和释放。注：ReentrantLock的锁释放一定要在finally中处理，否则可能会产生严重的后果。
5、ReentrantLock支持中断处理，且性能较synchronized会好些。
参考资料 / 相关推荐
【死磕Java并发】—–J.U.C之重入锁：ReentrantLock
一行一行源码分析清楚AbstractQueuedSynchronizer
Java并发（八）：AbstractQueuedSynchronizer
原文地址：https://www.cnblogs.com/hexinwei1/p/9934830.html