ReentrantLock

Posted 2021-02-12 chenpi

看了下J.U.C并发包下的ReentrantLock源码，费了不少劲，做个小总结吧，尽量用通俗易懂的语言描述，配上一些图说明。

ReentrantLock介绍

ReentrantLock是基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS框架）设计的，类里面有一个私有sync成员属性，其类型为AbstractQueuedSynchronizer；

那么什么是AQS框架呢？AQS是由大神Doug Lea设计的，他写了一篇论文叫《The java.util.concurrent Synchronizer Framework 》，里面详细描述了AQS的设计思想，想看中文翻译的，可以去并发编程网里阅读，链接。

我这里简要说明下，AQS主要是维护了一个int类型的state属性，一个非阻塞、先进先出的线程等待队列；其中state是用volatile修饰的，保证线程之间的可见性，队列的入队和出对操作都是无锁操作，基于自旋锁和CAS实现；另外AQS分为两种模式：独占模式和共享模式，本文讨论的ReentrantLock，主要涉及AQS的独占模式；

回过头来说ReentrantLock，其内部有三个内部类Sync、NonfairSync和FairSync，其中NonfairSync和FairSync继承Sync，Sync继承AbstractQueuedSynchronizer，这三个内部类主要是为了实现父类AbstractQueuedSynchronizer中未实现的tryRelease(int)和tryAcquire(int)方法；

其实ReentrantLock类本身并没有实现什么新功能，仔细观察其下面的方法，发现都是通过调用sync的方法去实现的，如下所示：

    //省略前面部分...
    public boolean tryLock() {
        return sync.nonfairTryAcquire(1);
    }
    public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
    }
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }
    public Condition newCondition() {
        return sync.newCondition();
    }
    public boolean isHeldByCurrentThread() {
        return sync.isHeldExclusively();
    }
    //省略后面部分...

源码分析

先看一下我们平时都是怎样使用ReentrantLock的，如下代码：

        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();

        try {
            // do something
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

这里的ReentrantLock是一个非公平独占锁，其保证do something在同一时刻只有一个线程能访问，当有线程正在执行do something里的代码时，其它线程将会等待。

那么，我们就先从lock方法开始，分析ReentrantLock是如何实现非公平独占锁的；

ReentrantLock的lock方法调用的是sync的lock方法，而sync是在构造方法里初始化的，由于我们未传入参数，默认为NonfairSync类型；

lock方法，调用sync的lock方法：

    public void lock() {
        sync.lock();
    }

无参构造方法，默认为非公平锁：

    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

按照执行步骤，转到NonfairSync的lock方法：

 

接着调用：