深入解析Java ReentrantLock源码：高级加锁机制与性能优化

Java并发系列之ReentrantLock源码分析深入探讨了Java并发编程中的一个重要工具——ReentrantLock。ReentrantLock是Java5.0引入的一种可重入锁，它扩展了Java传统的synchronized和volatile关键字提供的功能，提供了更高级、灵活的线程同步特性。与内置锁（如synchronized）相比，ReentrantLock的主要优势在于： 1. **非阻塞和中断**：ReentrantLock允许线程在获取锁失败时立即返回，而不是被阻塞，这对于实现中断等待（interruptible wait）非常有用。同时，它支持`tryLock()`和`tryAcquire()`方法，使得线程可以在尝试获取锁但未能成功时立即返回，避免了死锁。 2. **定时获取锁**：ReentrantLock提供了`tryLock(long timeout, TimeUnit unit)`方法，允许线程在指定时间内等待获取锁，增强了对锁的控制。 3. **锁的可重入性**：ReentrantLock的一个关键特性是可重入性，即一个已经持有锁的线程可以再次获取同一把锁，这在递归调用场景中至关重要。 4. **底层实现**：ReentrantLock基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架设计，这使得它能够更好地管理和控制线程队列，提供更精细的同步粒度。 5. **性能**：尽管ReentrantLock功能丰富，但其性能与内置锁相当甚至更好，尤其是在早期的Java版本中。 在ReentrantLock的源码分析中，会涉及到以下几个部分： - **synchronized关键字基础**：回顾synchronized的关键字概念，包括锁的自动获取与释放、对象头中的monitor对象以及隐式与显式同步的区别。 - **ReentrantLock的API**：介绍ReentrantLock类及其常用方法，如`lock()`, `unlock()`, `tryLock()`, `unlockInterruptibly()`等。 - **内部实现**：剖析ReentrantLock如何通过AQS（如`Node`和`ForkJoinPool.commonPool()`）实现锁的获取、释放、排队等操作，以及信号量、条件变量等辅助数据结构的使用。 - **性能比较**：讨论ReentrantLock与synchronized在不同场景下的性能差异，可能涉及线程调度、CPU上下文切换等方面。 - **示例与应用场景**：提供实际编程示例，展示如何使用ReentrantLock来解决复杂的并发问题，如读写锁、公平锁等。 通过深入研究ReentrantLock源码，开发者可以更好地理解和利用这一高级并发工具，提升程序的可维护性和性能。