ReentrantLock源码解析 | 京东云技术团队

并发指同一时间内进行了多个线程。并发问题是多个线程对同一资源进行操作时产生的问题。通过加锁可以解决并发问题，ReentrantLock是锁的一种。

1 ReentrantLock

1.1 定义

ReentrantLock是Lock接口的实现类，可以手动的对某一段进行加锁。ReentrantLock可重入锁，具有可重入性，并且支持可中断锁。其内部对锁的控制有两种实现，一种为公平锁，另一种为非公平锁.

1.2 实现原理

ReentrantLock的实现原理为volatile+CAS。想要说明volatile和CAS首先要说明JMM。

1.2.1 JMM

JMM(java 内存模型 Java Memory Model 简称JMM) 本身是一个抽象的概念,并不在内存中真实存在的,它描述的是一组规范或者规则,通过这组规范定义了程序中各个变量的访问方式.

由于 JMM 运行程序的实体是线程.而每个线程创建时JMM都会为其创建一个自己的工作内存(栈空间),工作内存是每个线程的私有 数据区域.而java内存模型中规定所有的变量都存储在主内存中,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问,但线程的变量的操作(读取赋值等)必须在自己的工作内存中去进行,首先要 将变量从主存拷贝到自己的工作内存中,然后对变量进行操作,操作完成后再将变量操作完后的新值写回主内存,不能直接操作主内存的变量,各个线程的工作内存中存储着主内存的变量拷贝的副本,因不同的线程间无法访问对方的工作内存,线程间的通信必须在主内存来完成。

如图所示：线程A对变量A的操作，只能是从主内存中拷贝到线程中，再写回到主内存中。

1.2.2 volatile

volatile 是JAVA的关键字用于修饰变量，是java虚拟机的轻量同步机制，volatile不能保证原子性。
作用：

• 线程可见性：一个变量在某个线程里修改了它的值，如果使用了volatile关键字，那么别的线程可以马上读到修改后的值。
• 指令重排序：没加之前，指令是并发执行的，第一个线程执行到一半另一个线程可能开始执行了。加了volatile关键字后，不同线程是按照顺序一步一步执行的。1.2.3 CASCAS是Compare and Swap，就是比较和交换，而比较和交换是一个原子操作。线程基于CAS修改数据的方式：先获取主内存数据，在修改之前，先比较数据是否一致，如果一致修改主内存数据，如果不一致，放弃这次修改。

作用：CAS会使用现代处理器上提供的高效机器级别原子指令，这些原子指令以原子方式对内存执行读-改-写操作。1.2.4 AQSAQS的全称是AbstractQueuedSynchronizer（抽象的队列式的同步器），AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架。

AQS主要包含两部分内容：共享资源和等待队列。AQS底层已经对这两部分内容提供了很多方法。

• 共享资源：共享资源是一个volatile的int类型变量。
• 等待队列：等待队列是一个线程安全的队列，当线程拿不到锁时，会被park并放入队列。

2 源码解析

ReentrantLock在包java.util.concurrent.locks下，实现Lock接口。

2.1 lock方法

lock分为公平锁和非公平锁。

公平锁：

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

非公平锁：上来先尝试将state从0修改为1，如果成功，代表获取锁资源。如果没有成功，调用acquire。state是AQS中的一个由volatile修饰的int类型变量，多个线程会通过CAS的方式修改state，在并发情况下，只会有一个线程成功的修改state。

final void lock() {
//通过原子方式修改值
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}


 /**
 * 获取锁的线程.
 */
 private transient Thread exclusiveOwnerThread;


  /**
  * 设置拥有锁的线程
  */
  protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
      exclusiveOwnerThread = thread;

2.2 acquire方法

acquire是一个业务方法，里面并没有实际的业务处理，都是在调用其他方法。

public final void acquire(int arg) {
    //调用tryAcquire方法：尝试获取锁资源（非公平、公平），拿到锁资源，返回true，直接结束方法
    if (!tryAcquire(arg) &am