死磕 java同步系列之ReentrantLock源碼解析（一）——公平鎖、非公平鎖

重入鎖是什麼？

ReentrantLock如何實作重入鎖？

ReentrantLock為什麼預設是非公平模式？

ReentrantLock除了可重入還有哪些特性？

（1）重入鎖是什麼？

（2）ReentrantLock如何實作重入鎖？

（3）ReentrantLock為什麼預設是非公平模式？

（4）ReentrantLock除了可重入還有哪些特性？

Reentrant = Re + entrant，Re是重複、又、再的意思，entrant是enter的名詞或者形容詞形式，翻譯為進入者或者可進入的，是以Reentrant翻譯為可重複進入的、可再次進入的，是以ReentrantLock翻譯為重入鎖或者再入鎖。

重入鎖，是指一個線程擷取鎖之後再嘗試擷取鎖時會自動擷取鎖。

在Java中，除了ReentrantLock以外，synchronized也是重入鎖。

那麼，ReentrantLock的可重入性是怎麼實作的呢？

ReentrantLock實作了Lock接口，Lock接口裡面定義了java中鎖應該實作的幾個方法：

Lock接口中主要定義了 擷取鎖、嘗試擷取鎖、釋放鎖、條件鎖等幾個方法。

ReentrantLock中主要定義了三個内部類：Sync、NonfairSync、FairSync。

（1）抽象類Sync實作了AQS的部分方法；

（2）NonfairSync實作了Sync，主要用于非公平鎖的擷取；

（3）FairSync實作了Sync，主要用于公平鎖的擷取。

在這裡我們先不急着看每個類具體的代碼，等下面學習具體的功能點的時候再把所有方法串起來。

主要屬性就一個sync，它在構造方法中初始化，決定使用公平鎖還是非公平鎖的方式擷取鎖。

（1）預設構造方法使用的是非公平鎖；

（2）第二個構造方法可以自己決定使用公平鎖還是非公平鎖；

上面我們分析了ReentrantLock的主要結構，下面我們跟着幾個主要方法來看源碼。

彤哥貼心地在每個方法的注釋都加上方法的來源。

這裡我們假設ReentrantLock的執行個體是通過以下方式獲得的：

下面的是加鎖的主要邏輯：

看過之前彤哥寫的【死磕 java同步系列之自己動手寫一個鎖Lock】的同學看今天這個加鎖過程應該思路會比較清晰。

下面我們看一下主要方法的調用關系，可以跟着我的 → 層級在腦海中大概過一遍每個方法的主要代碼：

擷取鎖的主要過程大緻如下：

（1）嘗試擷取鎖，如果擷取到了就直接傳回了；

（2）嘗試擷取鎖失敗，再調用addWaiter()建構新節點并把新節點入隊；

（3）然後調用acquireQueued()再次嘗試擷取鎖，如果成功了，直接傳回；

（4）如果再次失敗，再調用shouldParkAfterFailedAcquire()将節點的等待狀态置為等待喚醒（SIGNAL）；

（5）調用parkAndCheckInterrupt()阻塞目前線程；

（6）如果被喚醒了，會繼續在acquireQueued()的for()循環再次嘗試擷取鎖，如果成功了就傳回；

（7）如果不成功，再次阻塞，重複（3）（4）（5）直到成功擷取到鎖。

以上就是整個公平鎖擷取鎖的過程，下面我們看看非公平鎖是怎麼擷取鎖的。

相對于公平鎖，非公平鎖加鎖的過程主要有兩點不同：

（1）一開始就嘗試CAS更新狀态變量state的值，如果成功了就擷取到鎖了；

（2）在tryAcquire()的時候沒有檢查是否前面有排隊的線程，直接上去擷取鎖才不管别人有沒有排隊呢；

總的來說，相對于公平鎖，非公平鎖在一開始就多了兩次直接嘗試擷取鎖的過程。

支援線程中斷，它與lock()方法的主要差別在于lockInterruptibly()擷取鎖的時候如果線程中斷了，會抛出一個異常，而lock()不會管線程是否中斷都會一直嘗試擷取鎖，擷取鎖之後把自己标記為已中斷，繼續執行自己的邏輯，後面也會正常釋放鎖。

題外話：

線程中斷，隻是線上程上打一個中斷标志，并不會對運作中的線程有什麼影響，具體需要根據這個中斷标志幹些什麼，使用者自己去決定。

比如，如果使用者在調用lock()擷取鎖後，發現線程中斷了，就直接傳回了，而導緻沒有釋放鎖，這也是允許的，但是會導緻這個鎖一直得不到釋放，就出現了死鎖。

當然，這裡隻是舉個例子，實際使用肯定是要把lock.lock()後面的代碼都放在try...finally...裡面的以保證鎖始終會釋放，這裡主要是為了說明線程中斷隻是一個标志，至于要做什麼完全由使用者自己決定。

嘗試擷取一次鎖，成功了就傳回true，沒成功就傳回false，不會繼續嘗試。

tryLock()方法比較簡單，直接以非公平的模式去嘗試擷取一次鎖，擷取到了或者鎖本來就是目前線程占有着就傳回true，否則傳回false。

嘗試擷取鎖，并等待一段時間，如果在這段時間内都沒有擷取到鎖，就傳回false。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法在阻塞的時候加上阻塞時間，并且會随時檢查是否到期，隻要到期了沒擷取到鎖就傳回false。

釋放鎖。

釋放鎖的過程大緻為：

（1）将state的值減1；

（2）如果state減到了0，說明已經完全釋放鎖了，喚醒下一個等待着的節點；

未完待續，下一章我們繼續學習ReentrantLock中關于條件鎖的部分

為什麼ReentrantLock預設采用的是非公平模式？

答：因為非公平模式效率比較高。

為什麼非公平模式效率比較高？

答：因為非公平模式會在一開始就嘗試兩次擷取鎖，如果當時正好state的值為0，它就會成功擷取到鎖，少了排隊導緻的阻塞/喚醒過程，并且減少了線程頻繁的切換帶來的性能損耗。

非公平模式有什麼弊端？

答：非公平模式有可能會導緻一開始排隊的線程一直擷取不到鎖，導緻線程餓死。