深入解析ReentrantLock与AQS实现原理

1. ReentrantLock 的定位与核心特性

ReentrantLock 是 Java 并发包中基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架实现的可重入互斥锁。与 synchronized 关键字相比，它提供了更灵活的锁控制能力，包括：

• 可中断的锁获取（lockInterruptibly）
• 尝试非阻塞获取锁（tryLock）
• 超时获取锁（tryLock with timeout）
• 公平性选择（公平锁/非公平锁）
• 多条件变量支持（Condition）

在 JDK 1.5 引入时，其性能优于 synchronized，但随着 JDK 对 synchronized 的优化（如偏向锁、轻量级锁等），现在两者性能差异已不明显。选择 ReentrantLock 更多是看中其丰富的锁控制特性。

2. AQS 框架基础解析

2.1 AQS 核心数据结构

AQS 使用一个 volatile int 类型的 state 表示同步状态，配合 CLH 变体的双向队列管理线程阻塞：

java复制// 同步状态
private volatile int state;
// 队列头节点
private transient volatile Node head;
// 队列尾节点
private transient volatile Node tail;

Node 节点保存了线程引用和等待状态（CANCELLED/SIGNAL/CONDITION/PROPAGATE），通过 prev/next 指针形成队列。

2.2 AQS 的模板方法模式

AQS 定义了获取/释放锁的骨架逻辑，具体同步器只需实现：

java复制protected boolean tryAcquire(int arg)  // 尝试获取锁
protected boolean tryRelease(int arg)  // 尝试释放锁
protected int tryAcquireShared(int arg) // 共享模式获取
protected boolean tryReleaseShared(int arg) // 共享模式释放

3. ReentrantLock 的非公平实现

3.1 加锁