ReentrantLock 是如何实现可重入性的？

ReentrantLock实现可重入性的关键在于其内部维护了一个同步状态（state）计数器，该计数器用于记录当前线程获取锁的次数。以下是ReentrantLock实现可重入性的详细解释：

一、同步状态计数器

ReentrantLock内部有一个名为sync的同步器对象，它继承自AbstractQueuedSynchronizer（AQS）。AQS是Java并发包中提供的一个用于构建锁和其他同步组件的框架。在AQS中，有一个名为state的字段，它是一个整数，用于表示同步状态。

在ReentrantLock中，state字段被用作计数器，用于记录当前线程获取锁的次数。当一个线程首次获取锁时，state被初始化为1，表示该线程已经获取了一次锁。如果同一个线程再次请求锁（即重入），state会递增，以记录该线程获取锁的次数。当线程释放锁时，state会递减，直到state降为0时，锁才被完全释放，此时其他线程才能获取该锁。

二、可重入性的实现原理

1. 获取锁：

   • 当一个线程尝试获取锁时，ReentrantLock会调用其内部的sync对象的nonfairTryAcquire或tryAcquire方法（取决于锁的类型，非公平锁或公平锁）。
   • 在这些方法内部，会首先检查state是否为0，即锁是否未被任何线程持有。如果是，则尝试通过CAS操作将state设置为1，并将当前线程设置为锁的持有者。如果CAS操作成功，则表示该线程成功获取了锁。
   • 如果state不为0，即锁已被其他线程持有，则会检查当前尝试获取锁的线程是否是当前持有锁的线程。如果是，说明发生了重入，此时会将state递增，并返回true表示获取锁成功。

2. 释放锁：

   • 当一个线程释放锁时，ReentrantLock会调用其内部的sync对象的tryRelease方法。
   • 在该方法内部，会首先检查当前线程是否是锁的持有者。如果不是，则抛出异常。
   • 如果是锁的持有者，则会将state递减，并检查state是否已降为0。如果是，表示锁已被完全释放，此时会将持有锁的线程设置为null，以便其他线程可以获取锁。

三、示例代码

以下是一个简单的Java代码示例，演示了ReentrantLock的可重入性：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private int count = 0;

    public void increment() {
        lock.lock(); // 获取锁
        try {
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - count: " + count);
            increment(); // 递归调用，测试ReentrantLock的可重入性
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLockExample example = new ReentrantLockExample();
        
        // 创建并启动线程
        Thread thread1 = new Thread(example::increment, "Thread-1");
        thread1.start();
    }
}

综上所述，ReentrantLock通过内部维护一个同步状态计数器（state）来实现可重入性。当一个线程多次获取锁时，计数器会递增；当线程释放锁时，计数器会递减。直到计数器降为0时，锁才被完全释放。这种机制使得同一个线程可以多次获取同一个锁而不会导致死锁。在这个示例中，我们创建了一个ReentrantLock对象来保护共享资源count，并在increment()方法中获取锁。然后，我们递归调用increment()方法来测试ReentrantLock的可重入性。由于ReentrantLock是可重入的，因此同一个线程可以多次获取同一个锁而不会导致死锁。运行程序后，你会看到线程Thread-1能够不断地递归调用increment()方法，并正确地增加count的值。