ReentrantLock相关知识

加锁流程

公平锁加锁流程：

public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();
}

加锁流程主要分三大步：

tryAcquire尝试获取锁

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {if (!hasQueuedPredecessors() &&compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}}else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0)throw new Error("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);return true;}return false;
}

1、如果state==0，则首先判断一下需不需要排队hasQueuedPredecessors()，因为你获取锁的时候，有可能持有锁的线程刚好释放锁，这时你也要看一下有没有人在排队。判断是否需要排队的逻辑如下：

public final boolean hasQueuedPredecessors() {// The correctness of this depends on head being initialized// before tail and on head.next being accurate if the current// thread is first in queue.Node t = tail; // Read fields in reverse initialization orderNode h = head;Node s;return h != t &&((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}

如果队首==队尾（h == t），则同步队列为空，不需要排队，直接取获取锁；如果第一个排队的人（s = h.next）是自己（s.thread == Thread.currentThread()），则也不需要排队，尝试去获取锁；中间的判断条件：(s = h.next) == null主要是考虑到并发的情况，因为你在尝试加锁的时候，有可能别的线程已经在执行入队操作（调用addWaiter方法），addWaiter方法如下：

private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);// Try the fast path of enq; backup to full enq on failureNode pred = tail;if (pred != null) {node.prev = pred;if (compareAndSetTail(pred, node)) {pred.next = node;return node;}}enq(node);return node;
}

入队操作构造节点Node信息是分好几步：①node.prev指向队尾②compareAndSetTail把为节点tail指向当前节点③pred.next = node;把头节点指向新加入节点。加入②执行完后，还没有执行到③，则其他线程判断(s = h.next)就有可能为空，因为此时连接还没有建立，但是此时你也是需要排队的

如果hasQueuedPredecessors()判断出不需要排队，则执行compareAndSetState(0, acquires)尝试cas改变state的值，改变成功则获取锁成功；否则执行锁重入逻辑：如果当前持有锁的线程是本线程，则state+1，state是int类型，最大值为2^31-1，如果超过此值，则抛异常，可见重入锁的最大重入次数为2^31-1。

获取锁失败就入队addWaiter

入队代码如下：

private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);// Try the fast path of enq; backup to full enq on failureNode pred = tail;if (pred != null) {node.prev = pred;if (compareAndSetTail(pred, node)) {pred.next = node;return node;}}enq(node);return node;
}

if条件：pred != null表示当前队列已经被初始化了，则把自己放入队尾；如果队列没有被初始化，则执行enq(node)：

private Node enq(final Node node) {for (;;) {Node t = tail;if (t == null) { // Must initializeif (compareAndSetHead(new Node()))tail = head;} else {node.prev = t;if (compareAndSetTail(t, node)) {t.next = node;return t;}}}
}

死循环表示一定要入队成功

入队完了park

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try {boolean interrupted = false;for (;;) {final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);p.next = null; // help GCfailed = false;return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())interrupted = true;}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}
}

如果入队成功的节点的上一个节点是头节点（p == head），这家伙还不死心，再次尝试获取锁（tryAcquire），因为入队也是需要时间的，所以如果我排队第一，有可能前面的人已经释放了锁，我就不需要park了，再次尝试获取锁。如果获取不到，则把自己park掉。park掉之前有一个方法：shouldParkAfterFailedAcquire：

/*** Checks and updates status for a node that failed to acquire.* Returns true if thread should block. This is the main signal* control in all acquire loops.  Requires that pred == node.prev.** @param pred node's predecessor holding status* @param node the node* @return {@code true} if thread should block*/
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {int ws = pred.waitStatus;if (ws == Node.SIGNAL)/** This node has already set status asking a release* to signal it, so it can safely park.*/return true;if (ws > 0) {/** Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and* indicate retry.*/do {node.prev = pred = pred.prev;} while (pred.waitStatus > 0);pred.next = node;} else {/** waitStatus must be 0 or PROPAGATE.  Indicate that we* need a signal, but don't park yet.  Caller will need to* retry to make sure it cannot acquire before parking.*/compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);}return false;
}

此方法主要是改前一个节点的waitStatus变量。第一次进来int ws = pred.waitStatus;前一个节点的waitStatus=0，则执行compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);改成-1，表示你执行完了要唤醒我！！然后返回false；第二次循环则if (ws == Node.SIGNAL)成立，直接返回true，执行parkAndCheckInterrupt()逻辑，调用内核阻塞当前线程。

park/unpark原理

park函数作用是将当前调用线程阻塞，unpark函数则是将指定线程线程唤醒。

每个线程都会关联一个Parker对象（C代码实现），每个Parker对象都各自维护了三个角色：_counter计数器，_mutex互斥量，_cond条件变量；

park是等待一个许可，unpark 是为某线程提供一个许可。如果某线程A调用park，那么除非另外一个线程调用unpark(A) 给A一个许可，否则线程 A 将阻塞在 park 操作上。每次调用一次 park，需要有一个unpark来解锁，并且unpark可以先于park调用，但是不管unpark先调用几次，都只提供一个许可，不可叠加，只需要一次park来消费掉unpark带来的许可，再次调用会阻塞。

park的执行过程简要如下：

mutex和condition保护了一个叫_counter的信号量。当park时，这个变量被设置为0，当 unpark 时，这个变量被设置为1。（1）调用park；（2）检查_counter，当 _counter=0 时，获取mutex互斥锁，线程阻塞，当 _counter > 0 直接设为 0 并返回；（3）将线程放到_cond阻塞队列中，此时线程处于阻塞状态；（4）虽然此时_counter已经等于0了，但还要再设置一遍，让其等于0

unpark简要流程：