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ReentrantLock源码解析

ReentrantLock介绍

ReentrantLock（可重入锁）是Java中最常用的互斥锁之一。与synchronized的区别在于，ReentrantLock支持更高级的功能，例如可中断、公平锁以及多个条件变量的支持。它不仅在API层面实现了互斥锁的功能，还提供了更高级别的锁管理能力。

ReentrantLock默认使用非公平锁机制，但可以通过构造方法ReentrantLock(boolean fair)来指定使用公平锁。相比于synchronized，ReentrantLock在API和语法层面提供了更高的灵活性。

ReentrantLock加锁成功流程

ReentrantLock的加锁过程主要通过其内部的同步机制来实现。非公平锁和公平锁的实现方式在于试锁（tryAcquire）和加锁（acquire）的逻辑有所不同。

非公平锁

ReentrantLock的非公平锁由NonfairSync实现。其核心逻辑如下：

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1)) {
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    } else {
        acquire(1);
    }
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    return nonfairTryAcquire(acquires);
}

非公平锁的tryAcquire方法直接尝试修改锁状态，不会检查队列中是否有等待的线程。这使得非公平锁在高并发场景下表现更优，但可能导致某些线程长时间等待。

公平锁

公平锁由FairSync实现。其加锁逻辑如下：

final void lock() {
    acquire(1);
}

public的tryAcquire方法在尝试获取锁时，会先检查队列中是否有前驱节点。如果没有，则直接尝试获取锁；如果有，则进入队列等待。

加锁流程

当一个线程尝试获取锁时，会执行tryAcquire逻辑：

ReentrantLock解锁流程

ReentrantLock的解锁过程与加锁过程相反。它主要通过释放锁的状态，并 唤醒等待的线程。

解锁流程

当一个线程释放锁时，会执行以下步骤：

ReentrantLock可重入原理

ReentrantLock支持锁重入，通过在获取锁时递增锁的计数器来实现。当线程再次尝试获取锁时，会检查当前线程是否仍然持有锁，若是则递增计数器，否则进入队列等待。

ReentrantLock可打断原理

ReentrantLock允许线程在加锁过程中被打断。对于非公平锁，打断不会导致线程立即退出，而是继续等待锁的状态。对于公平锁，打断会导致线程立即退出并抛出InterruptedException异常。

条件变量实现原理

ReentrantLock支持绑定多个条件变量（Condition），通过Condition对象的await()方法实现线程等待。具体实现逻辑如下：

通过这种方式，ReentrantLock允许线程在不同的条件下进行互相唤醒，实现更复杂的同步逻辑。

总结

ReentrantLock作为Java中的互斥锁，提供了高级功能，适用于多线程环境下的同步控制。其核心逻辑在于通过AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现队列管理和锁状态控制。通过非公平锁和公平锁的选择，以及多个条件变量的支持，ReentrantLock在高并发场景下提供了更高效的同步解决方案。

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