ReentrantLock可重入锁源码分析

引言

ReentrantLock可重入锁，也是日常使用除了synchronized关键字最多的锁。从字面上理解可重入的意思就是同一个线程可以重复加锁，当然synchronized关键字也是支持可重入的，其实它们的主要功能也是类似的，但是相比较来说，ReentrantLock功能更灵活丰富，例如ReentrantLock支持设置公平锁或非公平锁，支持分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。

整个ReentrantLock的实现基于AQS独占锁，这个在上篇文章已经详细分析过

类结构

• ReentrantLock.class

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ReentrantLock实现了Lock接口，但是通过查看源码可知ReentrantLock的具体实现其实都委托给了NonfairSyns（非公平锁）或则FairSync（公平锁）两个类实现，NonfairSyns和FairSync继承了抽象静态类Sync，Sync则是AQS的子类

公平锁 非公平锁

ReentrantLock支持公平锁，那么什么是公平锁呢？简单的理解就是多个线程获取锁的顺序应该是按照时间的先后，先来的先获取。也就是说公平锁绝对满足先进先出的队列形式。

我们从AQS同步队列来理解的话，可以认为公平锁每次都是从同步队列中的第一个节点获取到锁，而非公平锁则不一定，有可能占据锁的线程刚释放锁，同步队列中的线程还未来得及获取到锁，就被新请求锁的线程获取了。当然这里要注意，对于已经加入AQS同步队列的线程来说，无论公平锁还是非公平锁都是一样的，按照队列先后顺序获取。

下面我们来看下ReentrantLock的构造方法

public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}

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

• ReentrantLock无参构造默认是非公平锁
• 可以通过设置参数将ReentrantLock设置为公平锁

从代码层面看实现区别

/**
 * 非公平锁获取锁
 */
final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

/**
 * 公平锁获取锁
 */
final void lock() {
    acquire(1);
}

可以看到很明显的区别，非公平锁获取锁，只要当前没有持锁线程，新加入的线程都有机会获取到锁

可重入

上文说过，可重入的概念只针对同一个线程，那么ReentrantLock是如何实现同一个线程可重入的呢？

这就又要涉及到AQS state的概念，在AQS内部维护了一个状态值state，当有一个线程获取到锁，state值就会+1，对于独占锁来说，不同的线程要想获取锁，state值必须为0。下面我们就通过源码来看看ReentrantLock是如何实现可重入性的

以非公平锁为例

/**
 * 尝试获取锁
 */
final void lock() {
    // 如果当前获取锁的线程为0，则直接获取
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
            // 调用AQS模板方法，会调用子类的tryAcquire
        acquire(1);
}

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

/**
 * 非公平方法尝试获取锁
 */
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
            // 如果当前获取锁的线程为0，则直接获取锁
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    // 如果当前获取锁的线程为当前请求线程，则将state + 1
    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;
}

• 首先会判断state状态是否为0(也就是当时还没有持锁线程)，如果为0的话则直接获取锁
• state状态不为0.则判断与当前持锁线程是否为同一个线程，是的话，则state自增1.获取锁成功

总结

总的来说，ReentrantLock和synchronized非常相似，但是也还是比较大的区别，ReentrantLock的功能更丰富灵活，synchronized只支持非公平锁，ReentrantLock可以支持公平锁，并且ReentrantLock支持Condition等，可以批量分组唤醒等待线程。