ReentrantLock官方介紹

一個可重入的互斥鎖，具備synchronize提供的能力，並且比synchronize還有一定的擴展能力。

當一個重入鎖被一個線程成功持有後，只要該線程不主動釋放該鎖，那麼其他線程想要獲取該鎖，都會處於等待狀態。當一把重入鎖處於空閒沒有被任何線程持有時，只要有一個線程調用了lock方法，那麼該線程就成功持有該鎖了。

官方的這一段介紹，其想表達的意思總結概括為：該鎖具有互斥性

如果某個線程已經擁有了鎖，在釋放該鎖之前再次調用lock方法，也會立即返回成功，這是該鎖的第二個特性：可重入

ReentrantLock類的構造函數支持一個參數用來設置是否公平，這是該鎖的第三個特性：公平性

構造函數

默認設置為非公平鎖。什麼是公平鎖，顧名思義，大家對持有該鎖是公平的，你一次我一次，我一次你一次，總之人人有份，先到先得，後到後得。來看下官方的專業介紹：

鎖傾向於等待時間更長的線程，等待時間最長的線程獲取到的鎖的概率最大；非公平鎖不能保證線程按特定的順序訪問；程序的很多個線程訪問公平鎖相比訪問非公平鎖吞吐量會更低一些，但是每個線程線程之間從等到到獲取到鎖的時間相差很小；需要注意一點：鎖的公平性不能保證線程調度的公平性，因此即便是多個線程爭搶一個公平鎖，也有可能同一個線程多次獲得鎖，使得其他線程還在等待。

這裡解釋一下最後一點：線程的執行取決於CPU的調度，這個調度不是線程自身能決定的，有可能同一個線程被CPU連續調度兩次，這個調度和這裡鎖的“公平性”是不發生關係的，也就說這個公平鎖其實是相對公平，而非絕對公平

OK，介紹到此，敲黑板劃重點了：

ReentrantLock 具備互斥鎖能力
ReentrantLock 可重入
ReentrantLock 可滿足公平性

下面就這三點來從原理角度分析下。

在分析原理之前，先簡單看下ReentrantLock類的結構圖

ReentrantLock類中的三個子類Sync、NonfairSync、FairSync，三個類的關係如下

如何實現互斥

核心在於AbstractQueuedSynchronizer(併發同步器AQS)，該類聲明瞭一個volatile的變量

<code>private volatile int state;/<code>

該變量初始值為0，當一個線程成功持有鎖時，該線程會將該變量+1，當線程釋放鎖時會將該變量-1。變量的操作是通過CAS實現的。多個線程爭搶鎖時，會先判斷該變量是否為0，如果不為0，則獲取鎖失敗，反之，獲取鎖成功。這裡會出現線程並行的情況，即多個線程在同一時間將state由0變為1，但最終只會有一個線程操作成功。這裡有兩個核心點

volatile
cas

重入鎖的互斥性就是通過volatile和cas的特性實現的(高端的食材往往只需要最簡單的烹飪方式)

至於volatile和cas的原理介紹，這裡就不贅述了。

如何實現重入

在實現互斥的基礎上增加重入，原理上也比較簡單，先上一張圖

當同一個線程再次進行lock操作時，會將state變量繼續+1，也就是說同一個線程執行幾次加鎖，就必須執行幾次解鎖，否則會造成死鎖，死鎖的原因這裡就不贅述了，讀者可以想一想。

如何實現公平

公平是ReentrantLock的一大特性，下面看看如何實現公平。前面說到多個線程爭搶，只有一個線程能夠成功獲取到鎖，其他的線程都在等待，問題來了，都在哪裡等待？現實當中有很多類似的問題，我們去火車站窗口買票，只能有一個人佔用窗口，如果這個人走了，剩下的人都堆在一起憑藉蠻力爭搶，是做不到公平的，為了公平，就有了排隊制度，先到先來，後到後來。ReentrantLock也是通過“排隊思想”來解決公平問題的，其核心在於ReentrantLock的父類AbstractQueuedSynchronizer，該類內部維護了一個雙向鏈表，每當有獲取鎖失敗的線程出現時，就會被加入到這個雙向鏈表，等待這下一次獲取鎖，只有當自己是鏈表的頭結點時，才有機會成功獲取到鎖，這樣就實現了公平鎖。