ReentrantLock及AQS原理

之前我们学习了synchronized在偏向锁、轻量级锁、重量级锁下的不同的原理（并发基础之Synchronized原理），这篇文章我们来讲讲另一个锁Lock的原理。

java除了使用关键字synchronized外，还可以使用ReentrantLock实现独占锁的功能。而且ReentrantLock相比synchronized而言功能更加丰富，使用起来更为灵活，也更适合复杂的并发场景。这篇文章主要是从使用的角度来分析一下ReentrantLock。

ReentrantLock主要利用CAS+AQS队列来实现。它支持公平锁和非公平锁，两者的实现类似。关于CAS，请看：并发基础之CAS

Lock和synchronized的区别

首先synchronized是java内置关键字，在jvm层面，Lock是个接口；

synchronized无法判断是否获取锁的状态，Lock可以判断是否获取到锁（lock.isHeldByCurrentThread()）；

synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁 ；b 线程执行过程中发生异常会释放锁)，Lock需在finally中手工释放锁（unlock()方法释放锁），否则容易造成线程死锁；

用synchronized关键字的两个线程1和线程2，如果当前线程1获得锁，线程2线程等待。如果线程1阻塞，线程2则会一直等待下去，而Lock锁就不一定会等待下去，如果尝试获取不到锁，线程可以不用一直等待就结束了；

synchronized的锁可重入、不可中断、非公平，而Lock锁可重入、可判断、可公平（两者皆可）

Lock锁适合大量同步的代码的同步问题，synchronized锁适合代码少量的同步问题。

ReentrantLock原理

基本使用：

private Lock lock = new ReentrantLock();
 
public void test(){
    lock.lock();
    try{
        doSomeThing();
    }catch (Exception e){
        // ignored
    }finally {
        lock.unlock();
    }
}

ReentrantLock是AQS的一个实现，本身没编写多少代码，主要的功能还是AQS来提供的，所以应该重点关注AQS。

ReentrantLock支持公平锁和非公平锁，并且ReentrantLock的底层就是由AQS来实现的。

AQS 全称是 AbstractQueuedSynchronizer，是一个用来构建「锁」和「同步器」的框架，它维护了一个共享资源 state 和一个 FIFO 的等待队列（即上文中管程的入口等待队列），底层利用了 CAS 机制来保证操作的原子性。

以实现独占锁为例（即当前资源只能被一个线程占有），其实现原理如下：

「state」 初始化 0，在多线程条件下，线程要执行临界区的代码，必须首先获取 state，某个线程获取成功之后，state加 1，其他线程再获取的话由于共享资源已被占用，所以会到 「FIFO」 等待队列去等待，等占有state的线程执行完临界区的代码释放资源（state 减 1）后，会唤醒 FIFO 中的下一个等待线程（head 中的下一个结点）去获取state。

「state」 由于是多线程共享变量，所以必须定义成 「volatile」，以保证 state的可见性，同时虽然 volatile 能保证可见性，但不能保证原子性，所以 AQS 提供了对state的原子操作方法，保证了线程安全。

另外 AQS 中实现的 FIFO 队列（「CLH」 队列）其实是双向链表实现的，由 head、tail 节点表示，head 结点代表当前占用的线程，其他节点由于暂时获取不到锁所以依次排队等待锁释放。

图解原理

这里只是大概的介绍了一下原理，源码级分析请看：https://blog.csdn.net/wwj17647590781/article/details/117574639

文章定期同步到github：https://github.com/Bronya0/JavaBook