当然，我很愿意为您讲解《Java并发系列之ReentrantLock源码分析》的完整攻略。

Java并发系列之ReentrantLock源码分析

一、ReentrantLock概述

ReentrantLock是Java提供的一种基于互斥锁的同步机制，它比synchronized更加灵活和强大，能够支持更复杂的同步需求。在Java并发编程中，ReentrantLock常被用来代替synchronized，以实现更细粒度的线程控制。

ReentrantLock实现了Lock接口，提供了与synchronized类似的功能，但在性能、自定义锁定机制、公平/非公平性等方面更加优秀。

二、ReentrantLock的源码分析

2.1 构造函数

ReentrantLock有以下两个构造函数：

public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}

public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

这两个构造函数都会初始化一个Sync类型的sync对象，Sync类型是ReentrantLock内部的一个抽象类，而NonfairSync和FairSync则是Sync的两个实现类，分别对应“非公平锁”和“公平锁”。

2.2 Lock/Unlock

ReentrantLock提供了两个基本的操作：lock()和unlock()。

lock()方法的实现如下：

public void lock() {
    sync.lock();
}

这里调用了Sync类型对象的lock()方法。

unlock()方法的实现如下：

public void unlock() {
    sync.unlock();
}

同样，这里也调用了Sync类型对象的unlock()方法。

2.3 Sync类

Sync类是ReentrantLock内部的一个抽象类，它提供了lock()、tryLock()和unlock()等方法的基本实现。

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    // ...
}

Sync继承了AbstractQueuedSynchronizer（AQS）类，AQS是Java并发包中比较复杂的一个类，它提供了一套基于CAS的线程同步机制。Sync通过继承AQS并实现其中的方法，来实现Lock接口的功能。

2.4 NonfairSync类和FairSync类

NonfairSync和FairSync是Sync的两个实现类，分别对应非公平锁和公平锁。

它们的区别在于，在获取锁的时候，公平锁会优先考虑等待时间较长的线程，而非公平锁则是直接尝试获取锁，如果获取失败再进入等待队列。

NonfairSync实现了Sync的lock()和tryAcquire(int acquires)方法：

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    return nonfairTryAcquire(acquires);
}

公平锁FairSync实现了Sync的tryAcquire(int acquires)和tryAcquireNanos(int acquires, long nanosTimeout)方法：

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;
}

protected final boolean tryAcquireNanos(int acquires, long nanosTimeout)
        throws InterruptedException {
    if (nanosTimeout <= 0L)
        return false;
    final long deadline = System.nanoTime() + nanosTimeout;
    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;
    }
    nanosTimeout = deadline - System.nanoTime();
    if (nanosTimeout > 0L) {
        Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                Node p = node.predecessor();
                if (p == head &&
                    tryAcquire(acquires)) {
                    setHead(node);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return true;
                }
                nanosTimeout = deadline - System.nanoTime();
                if (nanosTimeout <= 0L) {
                    break;
                }
                LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }
    return false;
}

2.5 ReentrantLock示例说明

下面是两个使用ReentrantLock的示例。

第一个示例展示了如何使用ReentrantLock来实现生产者-消费者的问题。

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumer {
    private static final int BUFFER_SIZE = 10;
    private final int[] buffer = new int[BUFFER_SIZE];
    private int index, count;

    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    public void produce(int num) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == buffer.length) {
                notFull.await();
            }
            buffer[index++] = num;
            if (index == buffer.length) {
                index = 0;
            }
            count++;
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int consume() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0) {
                notEmpty.await();
            }
            int result = buffer[--index];
            if (index < 0) {
                index = buffer.length - 1;
            }
            count--;
            notFull.signal();
            return result;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

第二个示例展示了如何使用ReentrantLock来实现读写锁。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWriteLockDemo {
    private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void read() {
        lock.readLock().lock();
        try {
            // 读取数据
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void write() {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            // 写入数据
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

以上就是Java并发系列之ReentrantLock源码分析的完整攻略，希望对您有所帮助。