ReentrantLock总结

简述

ReentrantLock是java中非常重要的一个并发工具，相比于java原生的synchronized有着更好的性能

## 概念速查
ReentrantLock涉及的名称和概念较多，这里做一个简单的归类和解释，具体更为详细的内容，请自行Baidu或Google，这部分用于在阅读文章的时候，快速了解一些名称的概念，如果已经熟悉，请跳过。

快速预览

更强大的功能，玩玩意味着更为复杂的使用，ReentrankLock的使用比起synchronize，多了一个主动释放锁的代码，一个典型的使用示例如下

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // ... method body
}finally {
    lock.unlock();
}

注意unlock的操作一定要置于finally块中，这样才能保证锁一定能释放。

uml图

看完了简单的使用示例，我们来快速的看一遍ReentrankLock的结构，下面是用idea的工具快速生成的uml图，感谢idea，大大提高了我们的工作质量。

ReentrantLock-UML.png

一次性过于深入的讨论，往往会迷失在繁琐的细节中，而难以把握全貌，而细节往往是由全局的目标决定的，所以我们一层一层的谈，不一次性深入最终代码。

由uml图，我们可以看出，ReentrantLock类是一个Lock接口的具体实现，每个ReentrantLock的实例，都持有一个sync对象，且这个sync是final修饰的，这个sync有两种具体的子类，分别是NonfairSync和FairSync，也就是非公平锁和公平锁。

ReentrantLock有两个构造方法，我们可以先看这两个方法，

public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = (fair)? new FairSync() : new NonfairSync();
}

可以看出，所谓构造函数，其实就是初始化需要使用的sync的类型，默认是非公平锁。参考公平锁与非公平锁

简要的预备知识

CAS

ReentrantLock的核心是对CAS方法的使用，现代的CPU提供了特殊的指令，可以自动更新共享数据，而且能够检测到其他线程的干扰，而 compareAndSet()使用了这些命令，具体请查阅CAS原理分析

wait

第一层解析

加锁部分

ReentrantLock的lock其实就是调用具体的sync的lock方法。
公平锁和非公平锁的加锁是有所不同的
对于公平锁来说如下

final void lock() {
    acquire(1);
}

对于非公平锁来说，是如下的

final void lock() {
  if (compareAndSetState(0, 1))
         setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); 
  else        acquire(1);
}

很显然，我们可以看出对于公平锁来说，非公平锁多了一个操作。我们首先来解释一下compareAndSetState方法，这个方法来自于sync继承的AbstractQueuedSynchronizer父类。state为0表示当前锁没有被占用，如果大于0，则表示被持有了，使用compareAndSetState，底层是个CAS方法，如果锁没有被占用，则置为占用状态，并且通过setExclusiveOwnerThread，将当前线程设置为该锁的持有者。

tryAcquire这个方法的作用，java的官方注释上如下写到
Acquires in exclusive mode, ignoring interrupts
大意是"尝试在独占模式下获取，忽略中断"。
截止到目前为止，我们看到的加锁过程的流程图如下，很简单

ReentrantLock第一层.png

acquire的工作

接下来，我们研究一下acquire做的工作

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

tryAcquire，尝试将锁的状态置为arg，如果成功，则结束function，如果失败，在CHL队列中添加一个新的独占锁的节点，节点如果添加失败，则不做后续处理，如果成功则使用selfInterrupt将当前线程中断。流程图如下

解锁部分

我们跳过acquire具体做了什么，我们直接来看unlock做了什么。

public void unlock() {
    sync.release(1);
}
public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;        
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;    
    }    
    return false;
}