java多线程之六——重入锁ReentrantLock
本文基于java version "1.8.0_77"
ReentrantLock（java.util.concurrent.locks）（译为：重入锁）是java 5.0之后新加入的并发机制。他的出现并不是替代之前的内置锁synchronized，而是在内置锁不适用时，可以提供更加灵活的加锁机制。
ReentrantLock使用：
Lock lock = new ReentrantLock(); //可选参数：boolean 是否公平
// lockInterruptibly()，可中断的获取锁
// tryLock()//如果已经被lock，则立即返回false不会等待，达到忽略操作的效果
// tryLock(long timeout, TimeUnit unit) //如果已经被lock，尝试等待，看是否可以获得锁，如果超市仍然无法获得锁则返回false继续执行
lock.lock(); / /如果被其它资源锁定，会在此等待锁释放，达到暂停的效果
try {
//do something
}
finally {
lock.unlock(); // 不要漏掉
}
ReentrantLock的使用很简单，首尾加解锁，中间是执行同步代码。ReentrantLock同样是一种互斥，可重入锁，同时它支持了获取锁的时候的公平性与否。
- 互斥：表示每次只有一个线程可以获取锁执行同步代码；
- 可重入：表示同一个线程可以对同一个锁的重复获取，比如在循环中加解锁。
- 公平性：等待中的线程是否按照时间顺序获取锁。
ReentrantLock与synchronized
ReentrantLock与synchronized相同，都是可重入锁，互斥锁。在提供了与synchronized相同的锁功能的同时，ReentrantLock还提供了如下功能：
- 锁等待可以设置超时时间 tryLock(long, TimeUnit)，如果取得成功则继续处理，取得不成功，可以等下次运行的时候处理，所以不容易产生死锁。而synchronized则一旦进入锁请求要么成功，要么一直阻塞，所以更容易产生死锁。此方法仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。如果锁可用，则获取锁，并立即返回值true。如果锁不可用，则此方法将立即返回值false。
- 可以设置可中断的锁等待 lockInterruptibly()
- 可以设置锁等待的公平性 ReentrantLock(boolean fair)
需要注意的地方：lock 必须在 finally 块中释放。否则，如果受保护的代码将抛出异常，锁就有可能永远得不到释放！
Lock
ReentrantLock实现了Lock接口，Lock接口定义了如下方法：
-
void lock()获取锁，可等待 -
void lockInterruptibly() throws InterruptedException可中断的获取锁 -
boolean tryLock();如果已经被lock，则立即返回false不会等待，达到忽略操作的效果 -
boolean tryLock(long, TimeUnit) throws InterruptedException;如果已经被lock，尝试等待，看是否可以获得锁，如果超时仍然无法获得锁则返回false继续执行 -
void unlock();解锁 -
Condition newCondition()译为：“条件”，创建一个新的Condition，绑定到当前Lock上。Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，而Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。在Condition中，await()相当于wait()，signal()相当于notify()，signalAll()相当于notifyAll()。
Fuck源码
我们从ReentrantLock调用的角度来看一下源码：
看一下ReentrantLock的类结构
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我们翻看ReentrantLock的源码可以看到，ReentrantLock看起来更像是一个代理类，他的所有对外公布的方法全部都是有两个内部类来实现的：FairSync（公平锁）和NonfairSync（不公平锁），对于是否为公平锁，使用了策略模式，针对公平与否，使用不同的获取锁的策略。而这两个类继承了同一个类：Sync。而Sync类继承了AbstractQueuedSynchronizer类。
我们在上篇的AQS源码分析中讲到，如果线程获取锁失败，则进入等待队列（FIFO），进入队列是按照时间顺序的。
AQS中有两个重要部分：
- 等待队列：是为了管理等待的线程；
-
state系方法如下图，由子类调用，用来控制是否允许获取锁。例如：ReentrantLock中用它来表示所有线程呢个已经重复获取该锁的次数，Semaphore用它来表示剩余的许可数量，FutureTask用它来表示任务的状态（未开始，正在运行，已结束，已取消等）。这样子类不用关心等待队列如何工作，只需要控制state就可以实现一个lock。
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非公平锁&重入
NonfairSync：tryAcquire(int acquires)
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看到非公平锁的tryAcquire方法调用了nonfairTryAcquire方法，我们继续往下看：
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假设一个线程A尝试获取锁，首先判断当前state的值，
- 如果为0，则表示当前并没有线程获取当前锁，那就尝试将state设置为1，如果失败，则表示已经有线程获取了锁，线程A获取失败，返回false；如果成功，表示当前线程A获取了锁，并保存线程A，设置标记一下当前独占模式的线程。
- 如果不为0，表示已经有线程获取过锁。这时有两种可能：有可能是线程A已经获取过锁，此时是线程A的重入；也有可能是其他线程（反正不是线程A）获取锁。这是需要先判断一下是否是重入（
if (current == getExclusiveOwnerThread())），如果是重入情况下，则继续在state的值的基础上+1，这时重入，再次获取了锁。
公平锁&重入
首先，看公平锁的lock源码：
FairSync:tryAcquire()
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可以看到，与上面讲到的非公平锁极其类似，唯一不同的是，在首次获取锁的时候，进行了hasQueuedPredecessors()判断，判断等待队列中是否还有比当前线程更早的, 如果为空，或者当前线程线程是等待队列的第一个时才占有锁。我们看一下它的源码：
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这是对同步队列中当前节点是否有前驱节点的判断，如果该方法返回true，则表示有线程比当前线程更早地请求获取锁，因此需要等待前驱线程获取并释放锁之后才能继续获取锁。
这里判断了(s = h.next) == null是为了，防止此时有另外的线程在同时抢占锁，并获取锁，故如果为null，则进入等待队列。
