1. 產(chǎn)生背景

在Java中已經(jīng)有內(nèi)置鎖synchronized的情況下，為什么還需要引入ReentranLock呢？

synchronized是基于 JVM內(nèi)置鎖實現(xiàn)，通過內(nèi)部對象Monitor（監(jiān)視器鎖）實現(xiàn)，基于進(jìn)入與退出Monitor對象實現(xiàn)方法與代碼塊同步，監(jiān)視器鎖的實現(xiàn)依賴底層操作系統(tǒng)的Mutex lock（互斥鎖）實現(xiàn)，被阻塞的線程會被掛起、等待重新調(diào)度，會導(dǎo)致“用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)”兩個態(tài)之間來回切換，對性能有較大影響。

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基于這樣一個背景，Doug Lea在JDK1.5中提供了API層面的互斥鎖ReentranLock，實現(xiàn)了可重入、可中斷、公平鎖等特性。在synchronized優(yōu)化之前，synchronized的性能比起ReentranLock還是有差距的。

2. 簡單使用

3. 源碼分析

3.1 ReentrantLock結(jié)構(gòu)

首先，RentrantLock對象結(jié)構(gòu)，有個大致的了解。

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3.2 加鎖 lock.lock()

其實，ReentrantLock中的方法都是由成員對象sync完成的。

所以，我們直接進(jìn)入 NonfairSync.lock()

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接下來，分析 acquire()中的三個重點方法：

1. tryAcquire()：嘗試獲取鎖，由子類重寫（這里實現(xiàn)了可重入、公平鎖特性）；

2. addWaiter()：AQS中維護(hù)了一個鏈表，將當(dāng)前線程包裝成一個Node節(jié)點，入隊；

3. acquireQueued()：以獨占不可中斷模式獲取已經(jīng)在隊列中的線程。

3.2.1 tryAcquire

當(dāng)前方法無論是獲取到了鎖，還是重復(fù)加鎖，都是返回true。上面的 acquire()就會直接結(jié)束，不會繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的入隊操作。

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非公平鎖的特性就是在這個方法中體現(xiàn)出來的（其實lock方法中也是直接獲取鎖，更直接）。

3.2.2 addWaiter

注意，當(dāng)前方法調(diào)用時，傳入了一個參數(shù)：Node.EXCLUSIVE（獨占模式）。這個參數(shù)實際上是起到了一個標(biāo)識的作用，有兩種類型：獨占、共享。

addWaiter()的職責(zé)很簡單，就是將當(dāng)前線程包裝成一個Node節(jié)點，然后設(shè)置為隊尾（必要時初始化隊列），通過死循環(huán)的形式保證一定入隊成功。

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下面，大致了解一下Node的結(jié)構(gòu)（AbstractQueuedSynchronizer的內(nèi)部類）

3.2.3 acquireQueued

代碼執(zhí)行到這里，說明節(jié)點（當(dāng)前線程）已經(jīng)成功入隊。如果當(dāng)前節(jié)點就是第一位候選者，就會嘗試去獲取鎖。但是鎖有可能還沒有釋放掉（state != 0），獲取鎖失敗，就會阻塞當(dāng)前線程。

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相信大家也看到了，這個方法中有段代碼的寫法太（bi）過（jiao）精（e）簡（xin）。

其中，紅色方塊的pred和N1狀態(tài)都是已取消的（狀態(tài)值為1）。

首先，執(zhí)行if判斷時，發(fā)現(xiàn)pred的等候狀態(tài)是已取消的，執(zhí)行do代碼塊，將pred指向N1節(jié)點。執(zhí)行while判斷，發(fā)現(xiàn)N1節(jié)點的狀態(tài)也是已取消的，再次執(zhí)行do代碼塊，將pred指向N2節(jié)點。執(zhí)行while判斷，N2節(jié)點狀態(tài)并不是已取消，循環(huán)結(jié)束。而在循環(huán)結(jié)束之前node的前驅(qū)指針已經(jīng)指向了N2，循環(huán)結(jié)束后再將N2的后驅(qū)指針指向node，兩者就建立了雙向關(guān)聯(lián)。

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細(xì)心的你一定發(fā)現(xiàn)了，在acquireQueued()方法中的死循環(huán)上注釋了一般只會執(zhí)行三次，那么為什么說會執(zhí)行三次呢？

假設(shè)現(xiàn)在lock鎖已經(jīng)被某個線程獲取了，并且還在執(zhí)行同步代碼塊，沒有來得及釋放鎖。這時，線程A也來執(zhí)行了業(yè)務(wù)方法，然后嘗試獲取鎖，必然獲取失敗進(jìn)而執(zhí)行入隊操作。此時，由當(dāng)前線程包裝的Node節(jié)點占據(jù)隊尾，隊頭是初始化的一個“空”節(jié)點。
參數(shù)pred 實際上就是head節(jié)點（狀態(tài)值為0）。第一次循環(huán)，執(zhí)行else邏輯，將前驅(qū)節(jié)點pred的狀態(tài)值設(shè)置為SIGNAL，注意返回的是false，這將導(dǎo)致當(dāng)前方法所在if判斷直接結(jié)束；第二次循環(huán)，首個if判斷生效，返回true，執(zhí)行parkAndCheckInterrupt()，阻塞線程；直到線程被喚醒后，開啟第三次循環(huán)，獲取鎖成功，直接返回，結(jié)束死循環(huán)。

注意：以上描述，隊列中不存在已取消的節(jié)點并且鎖不會被爭搶，故而說是一般情況下。

不得不說，AQS的方法名取的還是很貼切的，基本上見名知意了。阻塞當(dāng)前線程并返回線程中斷狀態(tài)！

我們先來了解一下 LockSupport.park(this)的功能點：

• 阻塞當(dāng)前線程的執(zhí)行，且不會釋放當(dāng)前線程占有的鎖資源；

• 可以被另一個線程調(diào)用 LockSupport.unpark()方法喚醒；

• 底層調(diào)用 Unsafe的native方法。

3.2.4 總結(jié)

ReentranLock的一套加鎖流程總結(jié)下來，就是嘗試獲取鎖，獲取成功，更新鎖狀態(tài)、設(shè)置獨占線程；獲取失敗，將當(dāng)前線程包裝成一個Node節(jié)點，加入到AQS內(nèi)部維護(hù)的一個鏈表的尾部，最后阻塞當(dāng)前線程，直到被喚醒，再次嘗試獲取鎖（非公平鎖，存在被爭搶的可能性）。

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3.3 解鎖 lock.unlock()

加鎖時自我阻塞的線程是如何被喚醒的，觸發(fā)的機制又是怎樣的？

接下來，讓我們一步步的分析ReentranLock的另一個重要組件。

需要注意的是加鎖和解鎖的次數(shù)要一致，不然將會導(dǎo)致隊列中的等候線程無法被喚醒。

3.3.2 unparkSuccessor

預(yù)喚醒的節(jié)點s 是head的后驅(qū)節(jié)點（FIFO）。

但是如果s 為空或者已取消時，就需要從隊列中找出一個正常的節(jié)點。怎么找呢？ 以隊尾節(jié)點為起始點，向前遍歷，最終s指向的是隊列中最靠近隊頭的某個正常節(jié)點。

隨后，通過調(diào)用 LockSupport.unpark()的方式，喚醒 s節(jié)點持有的線程。

至此，ReentranLock一套完整的加鎖解鎖流程就分析完畢了~

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