概述
jvm对锁的支持看这一篇锁与内存模型
ReentrantLock是一个可重入的互斥锁，于synchronized字段具有相同 的语义和表现。
ReentrantLock执行lock方法，如果这个锁没有被其它线程获取，那么可以成功获取锁。如果当前线程已经持有锁，这个方法会直接返回。检查当前线程是否持有锁的方式是通过isHeldByCurrentThread和getHoldCount。
构造函数接收一个可选参数，决定是使用公平锁还是非公平锁。当设为true时，锁倾向于等待时间最长的线程。否则锁不保证特定的访问顺序。
程序如果使用公平锁，将会导致更低的吞吐量（相对于默认设置，也就是非公平锁），但是也保证了所有线程获取锁的时间的均衡，不会有一些线程等待时间过长。
tryLock()不会去在意公平锁的设置，一旦锁可用，线程会立刻获取锁，即使有其它线程在等待。
推荐在lock.lock()后立马跟上一个try catch。
一个线程可重入这个锁2147483647次，超过这个次数会抛出ERROR。
ReentrantLock的作用是实现代码段的并发访问，它没有直接使用锁，而是一个普通的类实现锁的定义。它提供了可轮询的锁请求，可以规避死锁的发生。
一般情况下，它的性能比synchronized好，它的功能也更全面。提供了condition，对线程的等待和唤醒更灵活，而且可以同时持有多个condition，扩展性更好。
ReentractLock中持有一个sync（AQS）锁，sync有2种实现：公平锁和非公平锁。
Sync类继承AbstractQueuedSynchronizer
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
/**
释放锁
*/
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;//state减一层
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())//当前线程不是锁的持有者时，抛异常
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;//state=0,锁完全被释放
setExclusiveOwnerThread(null);//设置锁的持有者为null
}
setState(c);//更新锁状态（被持有层数）
return free;
}
/**
判断当前线程是否是锁的持有者
*/
protected final boolean isHeldExclusively() {
return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
}
final ConditionObject newCondition() {
return new ConditionObject();
}
/**
获取锁的持有线程
*/
final Thread getOwner() {
return getState() == 0 ? null : getExclusiveOwnerThread();
}
/**
获取当前线程持有该锁的层数
*/
final int getHoldCount() {
return isHeldExclusively() ? getState() : 0;
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
s.defaultReadObject();
setState(0); // 重置锁到未锁定的状态
}
}
公平锁的实现：
公平锁有排队机制，等待的线程可以用队列实现。
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
final void lock() {
acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();//线程处于中断状态，那么自我中断
}
/**
* 尝试占有锁
*/
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {//当前状态，锁未被任何线程持有
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
/*
public final boolean hasQueuedPredecessors() {//看当前队列是否是等待队列中，最前面的线程，如果是的haunted，就持有锁，不是的话，获取锁失败。
Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
Node h = head;
Node s;
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
*/
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;//锁被持有，且是当前线程持有的。
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);//修改锁的被持有状态。
return true;
}
return false;
}
}
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)方法：
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
shouldParkAfterFailedAcquire，判断当前节点的前一个节点，一般第一次判断会返回false，第二次会返回true。也就是说第二次走到这里，线程会阻塞。
parkAndCheckInterrupt()方法会阻塞当前线程，直到被unpark，被唤醒后会检查线程是否被中断过。
public static void park(Object blocker) {
Thread t = Thread.currentThread();
setBlocker(t, blocker);//使当前线程t的parkBlocker=blocker (reentranLock对象)
UNSAFE.park(false, 0L);//阻塞当前线程，直到被unpark或者被中断
setBlocker(t, null);
}
addWaiter方法：先尝试直接入队，如果成功则返回当前线程节点。否则使用enq方法，CAS方法循环尝试入队。
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
enq(node);
return node;
}
公平锁的tryAcquire，判断当前锁的状态，使用CAS获取，不保证一定成功获取锁。
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
}
非公平锁的实现
非公平锁会先尝试占用2次，如果失败，则入队列，再检查并尝试（尝试的前提是当前线程在队列头部）2次，失败后进入阻塞。
一旦有机会占用锁，就直接占用。
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
static final class NonfairSync extends Sync {
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))//锁未被持有，直接占用
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);//锁已被持有，尝试占用。
/**
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();//获取锁失败，自我中断，并把自己添加到等待队列的尾部
}
*/
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
获取锁，具体流程看是公平锁还是非公平锁。
public void lock() {
sync.lock();
}
获取锁，除非当前线程被中断。和上面的对比，如果用的是公平锁，只多了开头的中断检查；如果是非公平锁，则多了开头的中断检查以及少了一次最初的CAS获取锁的操作。
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
无视公平锁和非公平锁的配置，直接尝试获取锁，如果锁没被其它线程持有，返回true，否则返回false。
不会导致线程挂起。
public boolean tryLock() {
return sync.nonfairTryAcquire(1);
}
先按照sync的tryAcquire策略尝试一次，失败后进入doAcquireNanos的流程（入waiters队列，在指定时间timeout内尝试获取2次，失败后，休眠至剩余的时间（剩余可休眠时间要大于1000纳秒）后唤醒再尝试一次，如果还是失败则返回false）。
public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}
释放锁，释放了持有的所有层数时，会唤醒下一个线程。如果当前线程没有持有锁，那么会抛出异常。没释放完的话，会返回false。
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;
}
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
唤醒队列中的下一个线程，最靠前的且不是处于取消状态的。并将node的状态更新为0.
private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);
}
获取当前线程持有锁的层数
public int getHoldCount() {
return sync.getHoldCount();
}
当前线程是否持有锁
public boolean isHeldByCurrentThread() {
return sync.isHeldExclusively();
}
锁是否被锁定
public boolean isLocked() {
return sync.isLocked();
}
获取锁的持有线程
protected Thread getOwner() {
return sync.getOwner();
}
检查队列中是否有线程
public final boolean hasQueuedThreads() {
return sync.hasQueuedThreads();
}
队列中是否有线程thread
public final boolean hasQueuedThread(Thread thread) {
return sync.isQueued(thread);
}
队列中线程的个数
public final int getQueueLength() {
int n = 0;
for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
if (p.thread != null)
++n;
}
return n;
}
获取队列中所有线程
public final Collection<Thread> getQueuedThreads() {
ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
for (Node p = tail; p != null; p = p.prev) {
Thread t = p.thread;
if (t != null)
list.add(t);
}
return list;
}
描述线程状态
public String toString() {
Thread o = sync.getOwner();
return super.toString() + ((o == null) ?
"[Unlocked]" :
"[Locked by thread " + o.getName() + "]");
}
创建一个条件
public Condition newCondition() {
return sync.newCondition();
}
final ConditionObject newCondition() {
return new ConditionObject();
}
最后
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