ReentrantLock
一、与synchronized区别
1、API层面：synchronized既可以修饰方法，也可以修饰代码块。 ReentrantLock方法内部、代码块内部使用。
2、使用synchronized。如果Thread1不释放，Thread2将一直等待，不能被中断。使用ReentrantLock。如果Thread1不释放，Thread2等待了很长时间以后，可以中断等待，转而去做别的事情。
3、synchronized的锁是非公平锁，ReentrantLock默认情况下也是非公平锁，但可以通过带布尔值的构造函数要求使用公平锁。
4、ReentrantLock可以同时绑定多个Condition对象，只需多次调用newCondition方法即可。
synchronized中，锁对象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以实现一个隐含的条件。但如果要和多于一个的条件关联的时候，就不得不额外添加一个锁。
5、使用synchronized关键字将会隐式地获取锁，但是它将锁的获取和释放固化了，也就是先获取再释放。当然，这种方式简化了同步的管理，可是扩展性没有显示的锁获取和释放来的好。例如，针对一个场景，手把手进行锁获取和释放，先获得锁A，然后再获取锁B，当锁B获得后，释放锁A同时获取锁C，当锁C获得后，再释放B同时获取锁D，以此类推。这种场景下，synchronized关键字就不那么容易实现了，而使用Lock却容易许多
6、JDK 1.5中，synchronized还有很大的优化余地。JDK 1.6 中加入了很多针对锁的优化措施，synchronized与ReentrantLock性能方面基本持平。
二、几张图
三、此类的构造方法提供一个可选的公平参数
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}非共平版加锁：
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}多个线程调用lock（）方法， 如果当前state为0， 说明无锁， 那么只有一个线程会CAS获得锁， 并设置此线程为独占锁线程。其它线程会调用acquire方法来竞争锁（后续会全部加入同步队列中自旋或挂起）。当有其它线程A又进来lock时， 恰好此前的某一线程恰好释放锁， 那么A恰好在同步队列所有等待获取锁的线程之前抢先获取锁。也就是说所有已经在同步队列中的尚未被取消获取的线程是绝对保证串行获取锁。
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}上述代码主要完成了同步状态获取、节点构造、加入同步队列以及在同步队列中自旋等待的相关工作，其主要逻辑是：首先调用自定义同步器实现的tryAcquire(int arg)方法，该方法保证线程安全的获取同步状态，如果同步状态获取失败，则构造同步节点（独占式Node.EXCLUSIVE，同一时刻只能有一个线程成功获取同步状态）并通过addWaiter(Node node)方法将该节点加入到同步队列的尾部，最后调用acquireQueued(Node node,int arg)方法，使得该节点以“死循环”的方式获取同步状态。如果获取不到则阻塞节点中的线程，而被阻塞线程的唤醒主要依靠前驱节点的出队或阻塞线程被中断来实现。
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}acquire方法中先调用tryAcquire（），tryAcquire（）也是让新来的线程进行第二次插队的机会，tryAcquire方法仍然尝试获取锁（快速获取锁机制），成功返回false，如果没有成功， 那么就将此线程包装成Node加入同步队列尾部。
1、首先判断锁有没有被持有，如果被持有，就判断持有锁的线程是不是当前线程，如果不是就啥也不做，返回获取失败，如果是就增加重入数，返回成功获取；
2、如果锁没有被任何线程持有（c==0），将锁持有数设为acquires，一般为1，然后设置锁的拥有者为当前线程，成功获取。
参数mode(Node.EXCLUSIVE 表示独占模式)
private Node addWaiter(Node mode) {
//Node包装当前线程
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
//如果队列不为空，快速使用cas添加至尾节点
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
//如果队列为空或者快速添加失败，进入enq方法加入
enq(node);
return node;
}private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
//判断当前队列是否为空
if (t == null) { // Must initialize
//如果为空，新建节点设置为头结点，并且头尾指针指向该节点
//在此进入循环，走else
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
//cas添加，并允许失败重试
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}在enq(final Node node)方法中，同步器通过死循环的方式来保证节点的正确添加。enq(final Node node)方法将并发添加节点的请求变得串行化了。
至此该线程获取资源失败，已经被放入等待队列尾部了。接下来进入等待状态休息，直到其他线程彻底释放资源后唤醒自己，自己再拿到资源，然后就可以去干自己想干的事了。
//for(;;) 跳出的唯一条件就是if (p == head && tryAcquire(arg)) 即当前线程结点是头结点且获取h
//锁成功
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
//标记是否成功拿到资源
boolean failed = true;
try {
//标记等待过程中是否被中断过
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
//如果第一次循环就获取成功那么返回的interrupted是false，不需要自我中断。
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//获取成功将node设为头结点
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
//如果没有满足上述条件，调用parkAndCheckInterrupt方法使得当前线程disabled，直
//到unpark调用，Thread的interrupt调用，然后重新轮训去尝试上述操作。
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
即使前驱节点是头结点，但是tryAcquire方法也未必会成功，对于偏向锁(非公平锁)来说新来一个节点会优先去tryAcquire竞争锁资源，如果成功了，那么这个前驱为头结点的节点进行tryAcquire就会失败。 节点进入同步队列中，就进入了一个自旋的过程，每个节点都在自省的观察，当条件满足获取到同步状态就可以从这个自旋过程退出了，否则依旧留在这个自旋过程中（并会阻塞节点的线程）。在acquireQueued(final Node node, int arg)方法中，当前线程在“死循环”中尝试获取同步状态，而只有前驱节点是头节点时候，才可以尝试获取。原因是：（1）头节点是成功获取到同步状态的节点，而头节点的线程释放了同步状态之后，将会唤醒其后继节点，后继节点在被唤醒之后需要判断其前驱节点是否为头节点。（2）维护同步队列的FIFO原则。
//此方法主要用于检查状态，看看自己是否真的可以去休息了
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;
//如果已经告诉前驱拿完后通知自己一下，那就可以安心休息了
if (ws == Node.SIGNAL)
/*
* This node has already set status asking a release
* to signal it, so it can safely park.
*/
return true;
if (ws > 0) {
/*
* Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
* indicate retry.
*/
//如果前驱放弃了，那就一直往前找，直到找到最近一个正常等待的状态，并排在它的后边
//稍后将那些放弃的节点清除
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
/*
* waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we
* need a signal, but don't park yet. Caller will need to
* retry to make sure it cannot acquire before parking.
*/
////如果前驱正常，那就把前驱的状态设置成SIGNAL，告诉它拿完后通知自己一下。有可能
//失败，因为说不定刚刚释放完
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}整个流程中，如果前驱结点的状态不是SIGNAL，那么自己就不能安心去休息，需要去找个安心的休息点，同时可以再尝试下看有没有机会轮到自己拿资源。
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}如果线程找好安全休息点后，那就可以安心去休息了。此方法就是让线程去休息，真正进入等待状态。
park()会让当前线程进入waiting状态。在此状态下，有两种途径可以唤醒该线程：1）被unpark()；2）被interrupt()。
主要流程：
当同步状态获取成功之后，当前线程从acquire(int arg)方法返回，如果 对于锁这种并发组件而言，代表着当前线程获取了锁。
通过调用同步器的release(int arg)方法可以释放同步状态，该方法在释 放了同步状态之后，会唤醒其后继节点（进而使后继节点重新尝试获取同步状态）。
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}该方法执行时，会唤醒头节点的后继节点线程，unparkSuccessor(Node node)方法使用 LockSupport来唤醒处于等待状态的线程。
四：三个线程同时获取流程图
首先，t1线程执行lock.lock，下图给出了方法调用中的主要方法。由调用流程可知，t1线程成功获取了资源，可以继续执行。
其次t2线程执行lock.lock，下图给出了方法调用中的主要方法。最后的结果是t2线程会被禁止，因为调用了LockSupport.park。
最后t3线程执行lock.lock，下图给出了方法调用中的主要方法。最后的结果是t3线程会被禁止，因为调用了LockSupport.park。
释放锁，首先 t1线程调用了lock.unlock，下图给出了方法调用中的主要方法。最后，head的状态会变为0，t2线程会被unpark，即t2线程可以继续运行。此时t3线程还是被禁止。
然后t2获得cpu资源，继续运行，由于t2之前被park了，现在需要恢复之前的状态，下图给出了方法调用中的主要方法。在setHead函数中会将head设置为之前head的下一个结点，并且将pre域与thread域都设置为null。
