我们可以了解到它是一个可重入锁,下面我们就一起看一下它的底层实现~

构造函数

我们在使用的时候，都是先new它，所以我们先看下它的构造函数,它主要有两个:

public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync();}public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();}

从字面上看，它们之间的不同点在于fair,翻译过来就是公平的意思,大体可以猜到它是用来构建公平锁和非公平锁,在继续往下看源码之前，先给大家科普一下这两种锁。

公平锁 & 非公平锁

公平锁多个线程按照申请锁的顺序去获得锁，线程会直接进入队列去排队，永远都是队列的第一位才能得到锁。(例如银行办业务取号)

这种锁的优点很明显，每个线程都能够获取资源，缺点也很明显，如果某个线程阻塞了，其它线程也会阻塞，然而cpu唤醒开销很大，之前也给大家讲过

非公平锁多个线程都去尝试获取锁，获取不到就进入等待队列，cpu也不用去唤醒

优缺点正好和上边相反,优点减少开销，缺点也很明显，可能会导致一直获取不到锁或长时间获取不到锁

好，有了基本概念之后，我们继续往下看

NonfairSync

首先，我们看下非公平锁,默认情况下，我们申请的都是非公平锁，也就是new ReentrantLock(),我们接着看源码

static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; /** * Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal * acquire on failure. */ final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); }}

它继承了Sync,Sync是一个内容静态抽象类:

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {…}

分为公平和非公平，使用AQS状态来表示持锁的次数,在构造函数初始化的时候都有sync = …,我们接着看NonfairSync。在使用的时候，我们调用了lock.lock()方法,它是ReentrantLock的一个实例方法

// 获取锁 public void lock() { sync.lock(); }

实际上内部还是调了sync的内部方法,因为我们申请的是非公平锁,所以我们看NonfairSync下的lock实现:

final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1);}

compareAndSetState这个方法,是AQS的内部方法,意思是如果当前状态值等于预期值，则自动将同步状态设置为给定的更新值。此操作具有volatile读写的内存语义。

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { // See below for intrinsics setup to support this return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);}

可以看到执行lock方法,会通过AQS机制计数，setExclusiveOwnerThread设置线程独占访问权限,它是AbstractOwnableSynchronizer的一个内部方法，子类通过使用它来管理线程独占

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements java.io.Serializable {}

可以看到它是继承了AbstractOwnableSynchronizer。下面接着看，我们说如果实际值等于期望值会执行上边的方法，不期望的时候会执行acquire(1)

public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt();}

这个方法以独占模式获取，忽略中断，它会尝试调用tryAcquire,成功会返回，不成功进入线程排队,可以重复阻塞和解除阻塞。看下AQS 内部的这个方法

protected boolean tryAcquire(int arg) { throw new UnsupportedOperationException();}

我们可以看到实现肯定不在这，它的具体实现在NonfairSync

protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); }

可以看到它调用了，nonfairTryAcquire方法,这个方法是不公平的tryLock,具体实现在Sync内部，这里我们要重点关注一下

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); // 返回同步状态值，它是AQS内部的一个方法 // private volatile int state; // protected final int getState() { // return state; // } int c = getState(); if (c == 0) { // 为0就比较一下，如果与期望值相同就设置为独占线程，说明锁已经拿到了 if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } // 否则判断如果当前线程已经是被设置独占线程了 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { // 设置当前线程状态值 + 1 并返回成功 int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } // 否则返回失败没拿到锁 return false;}

好，我们再回过头看下 acquire

public final void acquire(int arg) { // 如果当前线程没有获取到锁并且在队列中的线程尝试不断拿锁如果被打断了会返回true, 就会调用 selfInterrupt if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }

selfInterrupt很好理解,线程中断

static void selfInterrupt() { Thread.currentThread().interrupt(); }

其实我们关注的重点是这个方法acquireQueued，首先关注一下入参,它内部传入了一个addWaiter,最后它回NODE节点

private Node addWaiter(Node mode) { // mode 没啥好说的就是一个标记，用于标记独占模式 static final Node EXCLUSIVE = null; Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } enq(node); return node; }

我们可以大体从猜到，Node是一个等待队列的节点类,是一个链表结构，之前我们讲FutureTask源码的时候也遇到过这种结构，它通常用于自旋锁,在这个地方，它是用于阻塞同步器

+——+ prev +—–+ +—–+head | | <—- | | <—- | | tail +——+ +—–+ +—–+

好，下面我们关注一下 acquireQueued

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { // 默认是 false boolean interrupted = false; // 进入阻塞循环遍历线程队列 for (;;) { // 返回前一个节点 final Node p = node.predecessor(); // 判断如果前一个节点是头部节点，并且拿到锁了，就会设置当前节点为头部节点 if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); // 这里可以看到注释 help gc , p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; } // 检查并更新未能获取的节点的状态。如果线程应该阻塞，则返回 true 并且线程中断了 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { // 如果失败取消正在尝试获取的节点 if (failed) cancelAcquire(node); }}

从上面的源码来看，在体会一下上面讲的非公平锁的概念，是不是更好理解一些,然后就是释放锁unlock,这个方法我们可以看到是ReentrantLock下的一个实例方法，所以公平锁的释放锁也是调的这个方法,其实最终可以猜到调用的还是sync的方法

public void unlock() { sync.release(1); }

Sync继承AQS,release是AQS的内部方法

public final boolean release(int arg) { // 尝试释放锁 tryRelease 在Sync内部 if (tryRelease(arg)) { Node h = head; // 如果节点存在并且状态值不为0 if (h != null && h.waitStatus != 0) // 唤醒下个节点 unparkSuccessor(h); return true; } return false; }private void unparkSuccessor(Node node) { int ws = node.waitStatus; if (ws 0) { s = null; for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) if (t.waitStatus <= 0) s = t; } if (s != null) // 可以看到调用了 LockSupport来唤醒 LockSupport.unpark(s.thread); }

我们再看下tryRelease, 同样这个实现在Sync内

protected final boolean tryRelease(int releases) { // 同样释放锁的时候依然使用 AQS计数 int c = getState() – releases; // 判断当前线程是否是独占线程，不是抛出异常 if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; // 如果是0 表示是释放成功 if (c == 0) { free = true; // 并且把独占线程设为null setExclusiveOwnerThread(null); } // 更新状态值 setState(c); return free; }

FairSync

公平锁FairSync的区别在于,它的获取锁的实现在它的内部,Sync默认内部实现了非公平锁

static final class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L; // 这个方法最终调用 tryAcquire final void lock() { acquire(1); } // 公平锁的实现 protected final boolean tryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); // 这边和非公平锁的实现有些相似同样判断状态 if (c == 0) { // 判断排队队列是否存在，不存在并且比较期望值 if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) { // 设置独占线程并返回成功 setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } // 这边和上面类似 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; } }

它的实现比较简单，通过实现可以发现，它按照申请锁的顺序来获取锁，排第一的先拿到锁，在结合上面的概念理解一下，就很好理解了.

释放锁unlock，上面我们已经讲过了~