Lock框架为java并发编程提供了除synchronized之外的另外一种抉择。synchronized是隐式实现，底层封装了对锁资源的获取和开释的所有实现细节，程序员不须要关怀也没有方法关怀这些细节，应用起来十分不便也十分平安。

而Lock由java语言实现，公开了锁资源获取和开释的所有细节，在资源锁定过程中提供了更多选项，在获取锁资源后，能够通过Condition对象对锁资源做细粒度的治理。

最要害的是Lock大量应用了CAS，充分利用“持有锁的线程不会长时间占用锁”这一假如，有可能的状况下就尽量先自旋、后锁定资源。所以多线程环境下Lock应该比synchronized有更好的性能。

java线程池框架Executor中大量应用了基于Lock接口的ReentrantLock，把握ReentrantLock是深刻了解各种Executor（ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor等）以及各种阻塞队列的必要前提。

Lock有独占锁、共享锁的区别，独占锁是指某一线程获取锁资源后即独占该锁资源、其余线程只能期待，共享锁是指多个线程能同时取得锁资源。

明天咱们的钻研对象是ReentrantLock，ReentrantLock是独占锁，次要钻研内容：

  1. ReentrantLock的基本概念
  2. 根底数据机构：AQS，CLH队列
  3. 偏心锁、非偏心锁
  4. Condition
  5. 没有Condition参加的lock、unlock
  6. 有Condition参加的lock、unlock

ReentrantLock的基本概念

顾名思义，ReentrantLock是“可重入锁”，意思是同一线程能够屡次取得锁，n次取得须要n次开释能力最终开释掉ReentrantLock。

ReentrantLock的基本原理：

  1. 与synchronized不同，ReentrantLock不存在“锁对象”的概念，或者能够了解为锁对象就是ReentrantLock对象自身
  2. ReentrantLock设置一个状态值，通过对状态值的原子操作实现对锁资源的获取和开释，任何一个线程能获取锁资源的充沛必要条件是ReentrantLock处于闲暇状态，同理，任何一个线程取得锁资源后ReentrantLock即处于占用状态
  3. ReentrantLock的两个最根本的操作：lock和unlock，lock获取锁资源，unlock开释锁资源
  4. ReentrantLock保护一个CLH队列，CLH队列是一个先进先出的双向队列
  5. ReentrantLock处于闲暇状态则lock调用立刻返回，调用线程取得锁资源。否则，申请线程进入CLH队列排队，期待被其余线程唤醒
  6. 取得锁资源的线程在业务执行实现后调用unlock开释锁资源，之后以FIFO的准则唤醒最先进入队列排队的线程
  7. 被唤醒的线程继续执行lock操作，节点从CLH队列出队，返回---意味着申请锁资源的线程在期待后获取锁资源胜利，持续第6步的逻辑

以上是没有Condition对象参加的ReentrantLock的获取、开释锁资源的逻辑，绝对比较简单。

有Condition参加的时候，状况会略微简单一点：

  1. ReentrantLock对象能够通过new Condition()操作持有Condition对象，一个ReentrantLock能够持有多个Condition对象
  2. Condition保护一个Condition队列
  3. Condition的罕用的操作包含await、signal等，执行操作的时候假如以后线程曾经获取到了ReentrantLock锁资源
  4. await操作会开释掉以后线程曾经获取到的ReentrantLock锁资源、挂起以后线程，并且将以后线程退出Condition的队列排队期待被其余线程唤醒。比方DelayedWorkQueue的take办法中，如果以后DelayedWorkQueue队列空的话，则take线程退出到命名为available的Condition中排队等待
  5. 当相干操作可能导致Condition的条件满足的时候，调用Condition的signal办法唤醒在Condition队列中期待的线程。比方上例中DelayedWorkQueue的add办法实现之后，调用available的signal办法，唤醒在available队列中排队等待的线程。
  6. 线程被唤醒之后从Condition队列出队，进ReentrantLock的CLH队列排队期待从新获取锁资源

Condition举例：take办法中队列空的话，挂起期待

Condition举例：offer办法中写入队列后，唤醒期待的线程

对ReentrantLock应该有一个根本的意识了，如果只是想要对ReentrantLock做一个根本理解、可能看懂ReentrantLock的利用、而不是要从源码角度做深入研究的话，集体认为把握下面这些基本原理应该就够了，保障能看懂阻塞队列、线程池中的无关ReentrantLock的源码逻辑了。

然而如果想要彻底搞清楚ReentrantLock到底是怎么实现以上逻辑的，就须要从源码角度持续做深入研究了。

ReentrantLock数据结构：AQS及CLH队列

多个线程同时竞争ReentrantLock锁资源的时候，只能有一个竞争获胜的线程取得锁资源、其余线程就只能排队期待。这个用来排队的队列就是CLH队列，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是实现CLH队列的虚构类。

ReentrantLock有一个十分重要的属性Sync，Sync是AQS的虚构扩大类，Sync有两个实现类：NonfairSync和FairSync，类构造如下：

NonfairSync和FairSync都是AQS的最终实现，AQS虚构类是一个规范模板，定义了Lock锁的根本数据结构（阻塞队列）、并实现了Lock的绝大部分性能。

进入队列排队的线程被封装为Node，Node是AQS定义的外部类，是咱们学习AQS首先要把握的内容。

Node的重要属性：

waitStatus：期待状态，Node就是用来排队的，waitStatus就代表以后节点的期待状态，有以下几种期待状态：

  1. CANCELLED = 1：示意以后期待线程曾经被calcel掉了
  2. SIGNAL = -1：示意该节点是在CLH队列中排队期待出队
  3. CONDITION = -2：示意以后节点是在Condition队列中期待出队
  4. PROPAGATE = -3：共享锁会用到，暂不剖析

prev：上一节点
next：双向队列嘛，当然也要有下一节点
Thread thread：节点的配角，排队线程
nextWaiter：Condition队列专用，用来指向Condition队列的下一节点

AQS的同步队列（CLH）以及Condition队列的节点都是用这个Node，所以Node类做了一部分针对两者的兼容设计，比方nextWaiter是针对Condtion队列的下一节点，next是针对CLH的下一节点。

AQS重要属性

state：锁状态，通过对state的原子操作实现对锁资源的管制：某一线程通过原子操作胜利将state从闲暇批改为占用则意味着以后线程胜利取得了锁资源。无奈取得锁资源的线程则封装为Node节点进入队列排队期待。

head：首节点，头节点
tail：尾结点

通过head节点、tail节点，以及每个节点的prev、next，AQS实现了一个双向队列。

偏心锁和非偏心锁

所谓的偏心锁和非偏心锁就是由Sync属性决定的：当Sync创立为NonfairSync的时候，就是非偏心的ReentrantLock，否则就是偏心的ReentrantLock。

应用无参结构器创立的是非偏心ReentrantLock，有参结构器ReentrantLock(boolean fair)能够通过参数指定创立偏心还是非偏心锁。

偏心锁在线程申请锁资源的时候会查看CLH队列，队列不空的话首先进入队列排队，先提出申请的线程会优先取得锁资源，因而是“偏心”的锁。

非偏心锁在线程申请锁资源的时候不会查看CLH队列，间接尝试取得锁资源，获取失败后才进入队列排队。所以申请线程会失去比队列中的线程更高的优先级，对于队列中排队的线程来说是不偏心的，所以叫非偏心锁。

Condition

Condition提供await和signal（以及他们的变种）办法为ReentrantLock锁资源提供更多抉择：以后线程获取到ReentrantLock锁资源后，能够通过Condition对象的await办法挂起以后线程直到其余线程通过该对象的signal办法唤醒。

一个ReentrantLock能够创立多个Condition对象，每一个Condition对象都是独立的、互不影响。ReentrantLock好比是一条街上的黑社会老大，黑社会老大首先要把这条街拿下，也就是取得ReentrantLock锁资源。之后的每一个Condition好比是这条街道上的饭店A、小卖店B、公共卫生间C，别离对应ConditionObjectA、ConditionObjectB、ConditionObjectC，失去黑社会老大容许后你就能够随便进出饭店吃饭了，然而如果饭店客满了，就必须通过调用ConditionObjectA的await办法进入到ConditionObjectA的队列中排队期待（以后线程封装为AQS中的Node进入队列（假如叫NodeA），以后线程A挂起），此时黑社会老大须要交出对整条街的锁权限（貌似不太正当...），尔后饭店A有人吃完了要离店，就会通过ConditionObjectA的signal办法告诉正在队列中排队等待的NodeA，于是NodeA从ConditionObjectA队列中进去，到ReentrantLock的CLH队列中排队、期待从新获取ReentrantLock锁资源之后再唤醒线程A。这个过程中如果有其他人（其余线程）要进入小卖店B，须要进行操作的就是小卖店对应的ConditionObjectB，和饭店对应的ConditionObjectA没有任何关系。

小结

发现开篇定下的内容太多了，篇幅所限，前面的“没有Condition参加的lock、unlock”以及“有Condition参加的lock、unlock”，根本就是上述逻辑的源码剖析，放在下一篇。

Thanks a lot!

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