深入解析ReentrantLock与AQS机制

"从ReentrantLock剖析AQS的源码分析" 在Java并发编程中，ReentrantLock是一个重要的工具，它提供了比synchronized更强大的功能。虽然synchronized在现代JVM中的性能得到了显著优化，但ReentrantLock在某些场景下依然具有更高的灵活性和可配置性。本文将深入探讨ReentrantLock的内部机制，特别是它如何利用AbstractQueuedSynchronizer（AQS）来实现锁的管理。 首先，ReentrantLock的构造函数允许我们选择是否创建公平锁。公平锁遵循先进先出（FIFO）原则，而默认的非公平锁则允许线程“插队”，提高整体吞吐量，但可能导致某些线程等待时间较长。这两种类型的锁都是通过内部的Sync对象来实现的，Sync是一个抽象静态内部类，它有两个子类：FairSync（公平锁）和NonfairSync（非公平锁）。 Sync类继承自AQS，这是一个核心组件，它是一个抽象基类，定义了一套基于节点的双向链表的同步队列。AQS维护了一个int类型的state字段，表示同步状态。线程通过调用AQS的acquire和release方法来请求和释放锁，这两个方法是模板方法，它们定义了获取和释放锁的基本流程，但具体的实现交由子类完成。 对于独占式（只能被一个线程持有）的获取和释放操作，AQS提供以下模板方法： 1. `tryAcquire(int arg)`: 子类重写该方法来尝试获取锁。如果成功，返回true；否则，返回false。 2. `tryRelease(int arg)`: 子类重写该方法来尝试释放锁。如果释放成功，返回true。 3. `addWaiter(Node mode)`: 将新线程添加到等待队列中，创建一个新的Node并插入链表。 4. `acquireQueued(Node node, int arg)`: 尝试获取锁，如果不能立即获取，则将当前线程封装成Node加入队列，并进入等待状态。 5. `selfInterrupt()`: 当线程在等待过程中被中断时，此方法用于恢复中断状态。 在AQS中，节点的状态包括： - Node.EXCLUSIVE：独占模式的节点。 - Node.SHARED：共享模式的节点，适用于CountDownLatch、Semaphore等。 此外，AQS还有一套基于条件的等待队列管理，通过Condition接口提供等待/通知机制，使得线程可以等待特定条件满足后再继续执行。 ReentrantLock的实现基于AQS，利用其同步队列和模板方法来管理锁的获取与释放。AQS的设计巧妙地将同步逻辑和队列管理分离开，使得实现不同类型的锁变得更加容易。理解AQS的工作原理对于掌握Java并发编程至关重要，因为它不仅是ReentrantLock的基础，也是其他许多并发工具（如Semaphore和CountDownLatch）的核心。