1.简介
可重入锁ReentrantLock自 JDK 1.5 被引入，功能上与synchronized关键字类似，但是功能上比 synchronized 更强大，除可重入之外，ReentrantLock还具有4个特性：等待可中断、可实现公平锁、可设置超时、以及锁可以绑定多个条件。在synchronized不能满足的场景下，如公平锁、允许中断、需要设置超时、需要多个条件变量的情况下，需要考虑使用ReentrantLock。
2.用法
ReenTrantLock继承了Lock接口，Lock接口声明有如下方法：
2.1 可重入锁
可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁（前提锁对象得是同一个对象或者class），不会因为之前已经获取过还没释放而阻塞。
void m1() {
lock.lock();try { // 调用 m2，因为可重入，所以并不会被阻塞 m2();} finally { lock.unlock()}}
void m2() {
lock.lock();try { // do something} finally { lock.unlock()}}
注：ReentrantLock的方法需要置于try-finally块中，需要在finally中释放锁，防止因方法异常锁无法释放。
2.2 可中断锁
在等待获取锁过程中可中断。注意是在等待锁过程中才可以中断，如果已经获取了锁，中断就无效。调用锁的lockInterruptibly方法即可实现可中断锁，当通过这个方法去获取锁时，如果其他线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就是说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。示例如下：
public class ReentrantLockTest {
private static int account = 0;private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public static void main (String [] args) { Thread t1 = new Thread(()->{ try { lock.lockInterruptibly(); System.out.println("线程t1输出："+account++); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("线程t1被中断了"); }finally { lock.unlock(); } },"t1"); Thread t2 = new Thread(()->{ try { lock.lockInterruptibly(); System.out.println("线程t2输出："+account++); // 调用interrupt方法中断线程t1 t1.interrupt(); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); System.out.println("线程t2被中断了"); }finally { lock.unlock(); } },"t2"); t2.start(); t1.start(); }}
可能的运行结果为：
注：上面结果只是其中一种可能，在实际运行中可能还有其他结果
通常，中断的使用场景有以下几个：
- 点击某个桌面应用中的取消按钮时；
- 某个操作超过了一定的执行时间限制需要中止时；
- 多个线程做相同的事情，只要一个线程成功其它线程都可以取消时；
- 一组线程中的一个或多个出现错误导致整组都无法继续时；
- 当一个应用或服务需要停止时。
2.3 公平锁
锁的获取顺序符合请求的绝对时间顺序，即FIFO，先到的线程优先获取锁。
形象的说：
张三、李四、王二去超市购物，只有一个收银台，3人都买完了东西，准备去结账
公平锁：张三发现收银台没有人，立马跑去了收银台结账，李四和王二看见张三在前面，只好乖乖的排队结账了
非公平锁：张三第一个到收银台结账，李四次之，但李四发现张三还没有结完，所以排在了张三后面，此时王二也来了，发现张三结完了，就马上抢着去结账，留下了李四仰天长叹“不公平啊”
public class FairTest {
// 传入true表示 ReentrantLock 的公平锁，false为非公平锁，默认是false非公平锁private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);public void testFair() { lock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"获得了锁"); }finally { lock.unlock(); } }public static void main(String[] args) { FairTest fairLock = new FairTest(); Runnable runnable = () -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"启动"); fairLock.testFair(); }; Thread[] threadArray = new Thread[5]; for (int i=0; i<5; i++) { threadArray[i] = new Thread(runnable); threadArray[i].start(); }}}
可能的运行结果：
可以看出：锁的获取顺序与线程的请求锁的顺序一致
2.4 设置超时
tryLock() 方法尝试获取一次锁，在成功获得锁后返回true，否则，立即返回false,而且线程可以立即离开去做其他的事情；
tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 是一个具有超时参数的尝试申请锁的方法，阻塞时间不会超过给定的值，如果在给定时间内成功获取到锁则返回true，否则阻塞直到超时，然后返回flase。
public class TimeoutTest
{
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public void testTryLock() { if (lock.tryLock()) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到锁"); Thread.sleep(1000); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { lock.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "没有获取到锁"); }}public void testTryLockWithTimeout() { try { if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)){ try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在1s内获取到锁"); Thread.sleep(1000); }finally { lock.unlock(); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在1s内没有获取到锁"); } }catch (InterruptedException e) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " was interrupted"); } }public static void main(String [] args) { TimeoutTest timeouttest = new TimeoutTest(); Runnable runnable = () -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"启动"); timeouttest.testTryLock(); //timeouttest.testTryLockWithTimeout(); }; Thread[] threadArray = new Thread[5]; for (int i=0; i<5; i++) { threadArray[i] = new Thread(runnable); threadArray[i].start(); }}}
执行testTryLock()可能的运行结果：
执行testTryLockWithTimeout()可能的运行结果：
2.5 可绑定多个条件
这是与synchronize最主要的一个区别，synchronize相当于只有一个条件，而ReentrantLock可以绑定多个条件，这也就是在需要多个条件变量的场景下，只能考虑ReentrantLock，比如阻塞队列。
阻塞队列的要求：当队列中为空时，从队列中获取元素的操作将被阻塞，当队列满时，向队列中添加元素的操作将被阻塞。
下面代码摘抄自JDK1.8中ArrayBlockingQueue的源码，有所简略，如需了解更多，可阅读ArrayBlockingQueue的源码，或者参考博客《阻塞队列和ArrayBlockingQueue源码解析（JDK1.8）》
public class ArrayBlockingQueue<E> {
final Object[] items; //用数组模拟队列int takeIndex; // 下一次读取或移除的位置int putIndex; //下一次存放元素的位置int count; //队列中元素的总数final ReentrantLock lock; //所有访问的保护锁private final Condition notEmpty; //队列不空的条件private final Condition notFull; //队列未满的条件public ArrayBlockingQueue(int capacity) { this(capacity, false);}public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) { if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException(); this.items = new Object[capacity]; lock = new ReentrantLock(fair); notEmpty = lock.newCondition(); notFull = lock.newCondition();}//入队操作private void enqueue(E x) { final Object[] items = this.items; items[putIndex] = x; if (++putIndex == items.length) putIndex = 0; count++; notEmpty.signal();}//出队操作private E dequeue() { final Object[] items = this.items; @SuppressWarnings("unchecked") E x = (E) items[takeIndex]; items[takeIndex] = null; if (++takeIndex == items.length) takeIndex = 0; count--; notFull.signal(); return x;}//队列满时，向队列中添加元素的操作将被阻塞public void put(E e) throws InterruptedException { checkNotNull(e); final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { //使用while循环来判断队列是否已满，防止假唤醒 while (count == items.length) notFull.await(); enqueue(e); } finally { lock.unlock(); }}//当队列中为空时，从队列中获取元素的操作将被阻塞public E take() throws InterruptedException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lockInterruptibly(); try { //使用while循环来判断队列是否已满，防止假唤醒 while (count == 0) notEmpty.await(); return dequeue(); } finally { lock.unlock(); }}private static void checkNotNull(Object v) { if (v == null) throw new NullPointerException();}}
3.原理
原理请参考博客《Java 重入锁 ReentrantLock 原理分析》，这篇博客写得非常详细，也很有深度
4.总结
本文从ReentrantLock的4个特性等待可中断、可实现公平锁、可设置超时、以及锁可以绑定多个条件入手，总结了ReentrantLock的基本用法，为接下来深入学习ReentrantLock的原理以及在日常开发中熟练使用ReentrantLock打下基础。