显式锁之ReentrantLock实现

　　下图是Lock接口清单，定义了一些抽象的锁操作。Java本身提供了内部锁机制，那么还需要显示Lock，何用？与内部加锁机制不同，Lock提供了无条件、可轮询、定时、可中断的锁获取操作；所有加锁和解锁的操作都是显式的。既然是锁，那么Lock的实现必须提供具有与内部加锁相同内存可见性语义，同时语义、调度算法、顺序保证、性能特性这些可以不同——即功能可以更强大，但是基本核心基本功能不能丢失。

　　　　

　　ReentrantLock实现了Lock接口，那么看看这个接口实现是如何在保证内部锁功能同时显式调用的。通常调用范式如下：

　　　　

　　譬如CyclicBarrier中的实现：

　　　　

　　阅读ReentrantLock源码可知其实现基于AQS(参考Java并发基础之AbstractQueuedSynchronizer(AQS) - 池塘里洗澡的鸭子 - 博客园 (cnblogs.com))：

　　　　

　　ReentrantLock只支持独占的获取操作，因此它实现了AQS中的tryAcquire/tryRelease和isHeldExclusively：

　　　　

　　下面通过具体源码分析ReentrantLock实现：

　　1、公平与非公平lock()的差异：　　

　　　　ReentrantLock使用同步状态持有锁获取操作的计数，同时还维护了一个owner变量来持有当前拥有的线程标识符。只有在当期线程刚刚获取到锁，或者刚刚释放了锁的时候，才会修改owner。在tryRelease中，检查owner域以确保当期线程在执行一个unlock操作之前已经拥有了锁；在tryAcquire中，使用这个域来区分重进入的获取操作尝试与竞争的获取操作尝试：

　　　　

　　通过源码比较可知，公平锁增加了判断是否有等待线程排队这一条件：

　　　　当一个线程A尝试去获取锁时tryAcquire会首先请求锁的状态，state 初始化为 0，表示未锁定状态；A 线程lock()时会调用 tryAcquire()独占该锁并将 state+1，如果锁未被占有尝试更新锁的状态，表明锁已被占有。因为状态可能在被观察后的几条指令中被修改了，所以tryAcquire使用compareAndSetState来尝试原子地更新状态表明这个锁现在已经被占有，并确保状态自最后一次观察后没有被修改过。此后，其他线程再 tryAcquire()时就会失败，直到 A 线程 unlock(到 state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放锁之前， A 线程自己是可以重复获取此锁的（state 会累加），这就是可重入的概念。但要注意，获取多少次就要释放多么次，这样才能保证 state 是能回到零态的。

　　　　假设锁状态表明它已经被占有，如果当前线程是锁的拥有者，那么获取计数会递减；如果当前线程不是锁的拥有者，那么获取操作的尝试会失败。

　　2、阻塞队列与唤醒机制：

　　　　此处为锁的最为关键的部分，即acquireQueued(...)方法内部如何实现。这部分内容AQ已经实现，如下：

　　　　　　 　　　　　

　　　　addWaiter(...)方法创建节点，尝试将节点追加到队列尾部。获取tail节点，将tail节点的next设置为当前节点。如果tail不存在，就初始化队列。

　　　　在addWaiter(...)方法把Thread对象加入阻塞队列之后的工作就要靠acquireQueued(...)方法完成。线程一旦进入acquireQueued(...)就会被无限期阻塞，即使有其他线程调用interrupt()方法也不能将其唤醒，除非有其他线程释放了锁，并且该线程拿到了锁，才会从accquireQueued(...)返回。　　　　

　　　　那么阻塞方法在哪里呢？

　　　　　　

　　　　线程调用park()方法，自己把自己阻塞起来直到被其他线程唤醒，该方法返回。park()方法返回有两种情况：

　　　　　　1） 其他线程调用了unpark(Thread t)。

　　　　　　2）其他线程调用了t.interrupt()。这里要注意的是，lock()不能响应中断，但LockSupport.park()会响应中断。

　　　　也正因为LockSupport.park()可能被中断唤醒，acquireQueued(...)方法才写了一个for死循环。唤醒之后，如果发现自己排在队列头部，就去拿锁；如果拿不到锁，则再次自己阻塞自己。不断重复此过程，直到拿到锁。

　　　　被唤醒之后，通过Thread.interrupted()来判断是否被中断唤醒。如果是情况1，会返回false；如果是情况2，则返回true。

　　　　需要注意的是acquireQueued方法有个返回值，这个值啥意思？虽然该方法不会中断响应，但它会记录被阻塞期间有没有其他线程向它发送过中断信号。如果有，则该方法会返回true；否则，返回false。

　　　　　　

　　　　当 acquireQueued(...)返回 true 时，会调用 selfInterrupt()，自己给自己发送中断信号，也就是自己把自己的中断标志位设为true。之所以要这么做，是因为自己在阻塞期间，收到其他线程中断信号没有及时响应，现在要进行补偿。这样一来，如果该线程在lock代码块内部有调用sleep()之类的阻塞方法，就可以抛出异常，响应该中断信号。
　　3、unlock()实现分析
　　　　上面两个点阐述了lock的实现，那么unlock是如何实现的呢？与lock不同释放锁无是否公平区别：

　　　　　　

　　　　实际上，release()里面就干了两件实事：tryRelease(...)方法释放锁；unparkSuccessor(...)方法唤醒队列中的后继者。

　　　　

　　　　

　

未完，待续……