ReentrantLock的实现原理

ReentrantLock 简介

ReentrantLock 实现了 Lock 接口，是一种可重入的独占锁。

相比于 synchronized 同步锁，ReentrantLock 更加灵活，拥有更加强大的功能，比如可以实现公平锁机制。

首先，先来了解一下什么是公平锁机制。

ReentrantLock 的公平锁机制

我们知道，ReentrantLock 分为公平锁和非公平锁，可以通过构造方法来指定具体类型：

//默认非公平锁
public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
 
//公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

公平锁

在多个线程竞争获取锁时，公平锁倾向于将访问权授予等待时间最长的线程。

也就是说，公平锁相当于有一个线程等待队列，先进入队列的线程会先获得锁，按照 "FIFO（先进先出）" 的原则，对于每一个等待线程都是公平的。

非公平锁

非公平锁是抢占模式，线程不会关注队列中是否存在其他线程，也不会遵守先来后到的原则，直接尝试获取锁。

接下来进入正题，一起分析下 ReentrantLock 的底层是如何实现的。

ReentrantLock 的底层实现

ReentrantLock 实现的前提是 AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器），简称 AQS，是 java.util.concurrent 的核心，常用的线程并发类 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、ReentrantLock 等都包括了一个继承自 AQS 抽象类的内部类。

同步标志位 state

AQS 内部维护了一个同步标志位 state，用来实现同步加锁控制：

private volatile int state;

同步标志位 state 的初始值为 0，线程每加一次锁，state 就会加 1，也就是说，已经获得锁的线程再次加锁，state 值会再次加 1。可以看出，state 实际上表示的是已获得锁的线程进行加锁操作的次数。

CLH 队列

除了 state 同步标志位外，AQS 内部还使用一个 FIFO 的队列（也叫 CLH 队列）来表示排队等待锁的线程，当线程争抢锁失败后会封装成 Node 节点加入 CLH 队列中去。

Node 的代码实现：

static final class Node {
      // 标识当前节点在共享模式
      static final Node SHARED = new Node();
      // 标识当前节点在独占模式
      static final Node EX