本文基于java version "1.8.0_77"

ReentrantLock（java.util.concurrent.locks）（譯為：重入鎖）是java 5.0之后新加入的并發機制。他的出現并不是替代之前的內置鎖synchronized，而是在內置鎖不適用時，可以提供更加靈活的加鎖機制。

ReentrantLock使用：

Lock lock = new ReentrantLock();  //可選參數：boolean 是否公平

// lockInterruptibly()，可中斷的獲取鎖
// tryLock()//如果已經被lock，則立即返回false不會等待，達到忽略操作的效果   
// tryLock(long timeout, TimeUnit unit) //如果已經被lock，嘗試等待，看是否可以獲得鎖，如果超市仍然無法獲得鎖則返回false繼續執行  

lock.lock(); / /如果被其它資源鎖定，會在此等待鎖釋放，達到暫停的效果  
try {   
    //do something
}  
finally {  
    lock.unlock();   // 不要漏掉
}  

ReentrantLock的使用很簡單，首尾加解鎖，中間是執行同步代碼。ReentrantLock同樣是一種互斥，可重入鎖，同時它支持了獲取鎖的時候的公平性與否。

• 互斥：表示每次只有一個線程可以獲取鎖執行同步代碼；
• 可重入：表示同一個線程可以對同一個鎖的重復獲取，比如在循環中加解鎖。
• 公平性：等待中的線程是否按照時間順序獲取鎖。

ReentrantLock與synchronized

ReentrantLock與synchronized相同，都是可重入鎖，互斥鎖。在提供了與synchronized相同的鎖功能的同時，ReentrantLock還提供了如下功能：

• 鎖等待可以設置超時時間 tryLock(long, TimeUnit)，如果取得成功則繼續處理，取得不成功，可以等下次運行的時候處理，所以不容易產生死鎖。而synchronized則一旦進入鎖請求要么成功，要么一直阻塞，所以更容易產生死鎖。此方法僅在調用時鎖為空閑狀態才獲取該鎖。如果鎖可用，則獲取鎖，并立即返回值true。如果鎖不可用，則此方法將立即返回值false。
• 可以設置可中斷的鎖等待 lockInterruptibly()
• 可以設置鎖等待的公平性 ReentrantLock(boolean fair)

需要注意的地方：lock 必須在 finally 塊中釋放。否則，如果受保護的代碼將拋出異常，鎖就有可能永遠得不到釋放！

Lock

ReentrantLock實現了Lock接口，Lock接口定義了如下方法：

• void lock() 獲取鎖，可等待
• void lockInterruptibly() throws InterruptedException可中斷的獲取鎖
• boolean tryLock();如果已經被lock，則立即返回false不會等待，達到忽略操作的效果
• boolean tryLock(long, TimeUnit) throws InterruptedException;如果已經被lock，嘗試等待，看是否可以獲得鎖，如果超時仍然無法獲得鎖則返回false繼續執行
• void unlock();解鎖
• Condition newCondition() 譯為：“條件”，創建一個新的Condition，綁定到當前Lock上。Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用，而Condition 替代了 Object 監視器方法的使用。在Condition中，await()相當于wait()，signal()相當于notify()，signalAll()相當于notifyAll()。

Fuck源碼

我們從ReentrantLock調用的角度來看一下源碼：

看一下ReentrantLock的類結構

image.png

我們翻看ReentrantLock的源碼可以看到，ReentrantLock看起來更像是一個代理類，他的所有對外公布的方法全部都是有兩個內部類來實現的：FairSync（公平鎖）和NonfairSync（不公平鎖），對于是否為公平鎖，使用了策略模式，針對公平與否，使用不同的獲取鎖的策略。而這兩個類繼承了同一個類：Sync。而Sync類繼承了AbstractQueuedSynchronizer類。

我們在上篇的AQS源碼分析中講到，如果線程獲取鎖失敗，則進入等待隊列（FIFO），進入隊列是按照時間順序的。

AQS中有兩個重要部分：

1. 等待隊列：是為了管理等待的線程；
2. state系方法如下圖，由子類調用，用來控制是否允許獲取鎖。例如：ReentrantLock中用它來表示所有線程呢個已經重復獲取該鎖的次數，Semaphore用它來表示剩余的許可數量，FutureTask用它來表示任務的狀態（未開始，正在運行，已結束，已取消等）。這樣子類不用關心等待隊列如何工作，只需要控制state就可以實現一個lock。

image.png

非公平鎖&重入

NonfairSync：tryAcquire(int acquires)

image.png

看到非公平鎖的tryAcquire方法調用了nonfairTryAcquire方法，我們繼續往下看：

image.png

假設一個線程A嘗試獲取鎖，首先判斷當前state的值，

• 如果為0，則表示當前并沒有線程獲取當前鎖，那就嘗試將state設置為1，如果失敗，則表示已經有線程獲取了鎖，線程A獲取失敗，返回false；如果成功，表示當前線程A獲取了鎖，并保存線程A，設置標記一下當前獨占模式的線程。
• 如果不為0，表示已經有線程獲取過鎖。這時有兩種可能：有可能是線程A已經獲取過鎖，此時是線程A的重入；也有可能是其他線程（反正不是線程A）獲取鎖。這是需要先判斷一下是否是重入（if (current == getExclusiveOwnerThread())），如果是重入情況下，則繼續在state的值的基礎上+1，這時重入，再次獲取了鎖。

公平鎖&重入

首先，看公平鎖的lock源碼：
FairSync:tryAcquire()

image.png

可以看到，與上面講到的非公平鎖極其類似，唯一不同的是，在首次獲取鎖的時候，進行了hasQueuedPredecessors()判斷，判斷等待隊列中是否還有比當前線程更早的, 如果為空，或者當前線程線程是等待隊列的第一個時才占有鎖。我們看一下它的源碼：

image.png

這是對同步隊列中當前節點是否有前驅節點的判斷，如果該方法返回true，則表示有線程比當前線程更早地請求獲取鎖，因此需要等待前驅線程獲取并釋放鎖之后才能繼續獲取鎖。
這里判斷了(s = h.next) == null是為了，防止此時有另外的線程在同時搶占鎖，并獲取鎖，故如果為null，則進入等待隊列。

End