深入解析ReentrantLock源码与实现机制

"深入解析Java并发包中的ReentrantLock源码" ReentrantLock，作为Java并发编程中的核心组件，是可重入的显式锁，它由Java的并发包（java.util.concurrent.locks）提供。这个锁是基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS）抽象类实现的，AQS是一个强大的同步框架，它使用一个int类型的`state`字段来表示同步状态，并通过FIFO（先进先出）的等待队列管理那些无法立即获得锁的线程。 1. **ReentrantLock的特性** - **可重入性**：持有锁的线程可以再次获取该锁，不会造成死锁。这是通过记录锁的拥有者（exclusiveOwnerThread）来实现的。 - **公平与非公平**：ReentrantLock支持公平锁和非公平锁两种模式。公平锁保证了线程按照它们在等待队列中的顺序获取锁，而非公平锁则不保证这一点，可能会有线程插队。 - **尝试获取锁**：`tryLock()`方法尝试无阻塞地获取锁，而`tryLock(long, TimeUnit)`则在指定时间后返回是否获取到锁。 - **可中断**：`lockInterruptibly()`方法允许线程在等待时被中断。 - **可轮询**：`lock()`方法会一直尝试获取锁，直到成功，是一种轮询方式。 2. **AQS关键组件** - **head**：等待队列的头部节点，表示当前持有锁的线程。 - **tail**：等待队列的尾部节点，新加入的等待线程会被添加到队尾。 - **state**：同步状态，表示锁的持有情况，当state为0时，锁未被持有；否则表示持有锁的次数。 3. **AQS关键方法** - `tryAcquire(int arg)`：尝试获取独占模式的锁，由子类实现。 - `tryRelease(int arg)`：尝试释放独占模式的锁，子类必须实现。 - `tryAcquireShared(int arg)`：尝试获取共享模式的锁，用于实现读写锁等。 - `tryReleaseShared(int arg)`：尝试释放共享模式的锁。 - `isHeldExclusively()`：判断当前线程是否独占锁。 4. **ReentrantLock的实现** - `NonfairSync`：非公平锁的实现，`lock()`方法直接调用`tryAcquire()`尝试获取锁，没有保证公平性。 - `FairSync`：公平锁的实现，在尝试获取锁之前会检查当前是否有线程在等待。 5. **Node节点** - **waitStatus**：节点的状态，包括CANCELLED、SIGNAL、CONDITION、PROPAGATE等，用于处理线程取消、唤醒等操作。 - **prev** 和 **next**：表示节点在等待队列中的位置，用于链表操作。 - **thread**：等待线程，存储持有节点的线程对象。 - **nextWaiter**：用于条件队列，当线程在条件上等待时，指向下一个等待的节点。 6. **使用示例** - 创建ReentrantLock实例，默认是非公平锁：`ReentrantLock lock = new ReentrantLock();` - 创建公平锁：`ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);` - 获取锁：`lock.lock();` - 尝试获取锁：`lock.tryLock();` - 定时获取锁：`lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);` - 可中断获取锁：`try { lock.lockInterruptibly(); } catch (InterruptedException e) { // handle interruption }` - 释放锁：`lock.unlock();` 7. **总结** ReentrantLock提供了更细粒度的控制和更高的性能，适合复杂的并发场景。理解其源码有助于我们更好地理解和优化并发代码，避免潜在的并发问题。