ReentrantLock相关

一、基础介绍与核心特性

ReentrantLock 即可重入锁，基于AQS抽象队列同步器实现，对比synchronized拓展能力更强：

1. 可中断：获取锁时支持lockInterruptibly()，阻塞过程可响应线程中断
2. 支持超时获取：tryLock(long time, TimeUnit)，超时未拿到锁直接返回，不会永久阻塞
3. 可选公平/非公平模式：构造参数控制，默认非公平锁
4. 多条件变量：可通过newCondition()创建多个等待队列，精准线程唤醒
5. 支持可重入：同线程多次加锁不会阻塞，和synchronized特性一致

标准编码规范

锁必须在finally中释放，防止异常死锁

// 创建锁对象
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    // 获取锁
    lock.lock();
    // 业务逻辑
} finally {
    // 释放锁
    lock.unlock();
}

二、底层实现基础

1. 核心依赖

底层依靠 CAS + AQS双向阻塞队列 实现锁逻辑。 内部静态内部类Sync继承AbstractQueuedSynchronizer，分为两个实现子类：

• NonfairSync：非公平锁（无参构造默认）
• FairSync：公平锁（构造传true开启）

2. 构造方法源码

// 默认非公平锁
public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
// 传入布尔值切换公平/非公平
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

三、AQS底层执行机制

AQS核心成员：

1. volatile int state：同步状态，0=无锁，≥1=持有锁（可重入计数）
2. exclusiveOwnerThread：记录当前持有锁的线程，用于可重入校验
3. head/tail：双向阻塞队列首尾指针，存储抢锁失败的线程Node节点

抢锁完整流程

1. 线程尝试CAS修改state从0→1，CAS成功则将exclusiveOwnerThread绑定当前线程，获取锁成功；
2. CAS修改state失败，线程封装为Node进入双向阻塞队列尾部挂起等待；
3. 持有锁线程执行完毕unlock，state递减至0后，唤醒队列head后的第一个等待线程；
4. 公平/非公平核心区分：
   • 非公平锁：新线程不检查队列，直接CAS抢锁，可插队
   • 公平锁：新线程先判断队列是否有等待线程，有则直接入队，禁止插队

四、公平锁 vs 非公平锁

1. 非公平锁（默认） 新线程上来直接CAS抢占state，无视等待队列，吞吐量更高，但会出现线程饥饿；并发场景生产默认使用。
2. 公平锁（new ReentrantLock(true)） 抢锁前先校验阻塞队列，有排队线程则直接入队，严格遵循FIFO顺序，无线程饥饿；频繁上下文切换，吞吐量更低。

五、核心总结

1. ReentrantLock是可重入独占锁，同一线程多次lock不会阻塞，对应unlock次数需匹配；
2. 底层依托AQS+CAS实现同步，内部Sync子类区分公平、非公平模式；
3. 无参构造默认非公平锁，可通过布尔构造参数开启公平锁；
4. 拓展能力远强于synchronized：中断、超时、多条件、公平策略等。

六、面试高频问题解析

1. 问：ReentrantLock相比synchronized有哪些优势？答： 支持可中断获取锁、超时获取、公平/非公平切换、多个Condition条件变量；手动锁粒度更灵活，功能拓展性更强，二者都支持可重入。

2. 问：ReentrantLock底层靠什么实现？公平锁和非公平锁区别在哪？答： 底层基于AQS+CAS实现，内部Sync分FairSync、NonfairSync。非公平锁新线程可直接插队抢锁，吞吐高；公平锁必须排队，严格FIFO，无饥饿但性能差。

3. 问：什么是可重入，ReentrantLock如何实现可重入？答： 同一线程多次加锁不会阻塞。通过exclusiveOwnerThread判断当前持有线程，是自身则state计数+1；解锁时计数递减，归0才释放锁。

4. 问：为什么unlock必须写在finally代码块？答： 业务代码抛出异常时，finally一定会执行，保证锁必然释放，避免线程死锁。

5. 问：默认为什么选用非公平锁？答： 非公平锁允许新线程直接抢占，减少线程阻塞与上下文切换，系统吞吐量更高，绝大多数业务不需要严格公平顺序。