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【面试专栏｜Java并发编程】ReentrantLock源码拆解：可重入+公平/非公平锁

news 2026/8/30 9:28:24


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引言

在Java并发编程中，ReentrantLock是除synchronized外最常用的锁机制，它支持可重入、公平锁与非公平锁两种模式，灵活性远超synchronized。但很多开发者只停留在“会用”层面，对其底层原理、源码实现一知半解，面试时被追问就卡壳。本文将从源码出发，拆解ReentrantLock的可重入机制、公平锁与非公平锁的核心逻辑，搭配面试官高频追问，帮你吃透这一并发核心组件，面试、开发都能轻松应对～

文章目录

  • 引言
  • 一、REENTRANTLOCK 概述
  • 二、可重入原理（源码拆解）
    • 2.1 可重入的定义
    • 2.2 核心源码拆解（lock()方法）
      • 2.2.1 核心方法：tryAcquire(int arg)
      • 2.2.2 可重入逻辑解读
      • 2.2.3 unlock()方法（释放锁，配合可重入）
  • 三、公平锁与非公平锁（源码对比）
    • 3.1 构造方法（两种锁的初始化）
    • 3.2 核心差异：tryAcquire()方法
      • 3.2.1 非公平锁（NonfairSync）
      • 3.2.2 公平锁（FairSync）
      • 3.2.3 差异总结（表格对比）
    • 3.3 公平锁与非公平锁的获取流程（mermaid图）
  • 四、面试官追问环节（实战必备）
    • 追问1：ReentrantLock的可重入性，和synchronized的可重入性有什么区别？
    • 追问2：ReentrantLock为什么默认是非公平锁？
    • 追问3：ReentrantLock和synchronized的核心区别是什么？（高频必问）
    • 追问4：ReentrantLock的Condition是什么？怎么用？
  • 五、总结

一、REENTRANTLOCK 概述

ReentrantLock是JUC（java.util.concurrent）包下的可重入互斥锁，基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现，核心优势在于：

  • 支持可重入：同一线程可多次获取同一把锁，不会造成死锁；
  • 支持两种锁模式：公平锁（FairLock）和非公平锁（NonfairLock），可根据场景选择；
  • 灵活的锁操作：支持中断锁获取、超时获取锁，还能结合Condition实现精准通知/唤醒；
  • 性能优越：在高并发场景下，竞争激烈时性能优于synchronized（JDK1.8后两者性能差距缩小，但ReentrantLock灵活性依然突出）。

小贴士：ReentrantLock默认使用非公平锁，若需使用公平锁，可通过构造方法传入true：new ReentrantLock(true)。建议点赞收藏，后续开发、面试直接查阅～

二、可重入原理（源码拆解）

2.1 可重入的定义

可重入锁，通俗来说就是“同一线程可以多次获取同一把锁”，比如线程A获取锁后，再次调用需要该锁的方法时，无需释放锁即可直接获取，避免死锁。

ReentrantLock的可重入性，核心依赖AQS的状态变量（state）和当前持有锁的线程（exclusiveOwnerThread）实现，我们直接看源码。

2.2 核心源码拆解（lock()方法）

ReentrantLock的lock()方法会委托给内部类Sync（继承AQS）的lock()方法，而Sync有两个子类：FairSync（公平锁）和NonfairSync（非公平锁），但可重入逻辑是两者共有的，核心在acquire()和tryAcquire()方法。

2.2.1 核心方法：tryAcquire(int arg)

tryAcquire()是AQS的核心方法，用于尝试获取独占锁，ReentrantLock通过重写该方法实现可重入，源码如下（以非公平锁为例，公平锁逻辑类似，差异在竞争锁的顺序）：

// NonfairSync的tryAcquire方法protectedfinalbooleantryAcquire(intacquires){finalThreadcurrent=Thread.currentThread();intc=getState();// 获取AQS的状态变量state// 1. 若state为0，说明锁未被持有，尝试CAS获取锁if(c==0){if(compareAndSetState(0,acquires)){setExclusiveOwnerThread(current);// 设置当前线程为锁的持有者returntrue;}}// 2. 若锁已被持有，判断持有锁的线程是否是当前线程（可重入核心逻辑）elseif(current==getExclusiveOwnerThread()){intnextc=c+acquires;// 锁重入次数+1（acquires默认是1）if(nextc<0)// 溢出判断，避免重入次数过多导致异常thrownewError("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);// 更新state状态returntrue;}// 3. 锁已被其他线程持有，获取失败returnfalse;}

2.2.2 可重入逻辑解读

  1. state变量：AQS的state是一个volatile修饰的int变量，用于表示锁的持有状态：
    • state = 0：锁未被任何线程持有；
    • state > 0：锁被某一线程持有，state的值表示重入次数（每次重入+1，释放-1）。
  2. 可重入核心：当线程再次获取锁时，会判断当前持有锁的线程（exclusiveOwnerThread）是否是自己，若是，则直接将state+1，无需竞争锁，实现可重入。
  3. 锁释放：对应unlock()方法，每次释放会将state-1，直到state=0时，才会真正释放锁，让其他线程有机会获取。

2.2.3 unlock()方法（释放锁，配合可重入）

// ReentrantLock的unlock方法publicvoidunlock(){sync.release(1);}// AQS的release方法，委托给tryRelease()publicfinalbooleanrelease(intarg){if(tryRelease(arg)){Nodeh=head;if(h!=null&&h.waitStatus!=0)unparkSuccessor(h);returntrue;}returnfalse;}// ReentrantLock重写的tryRelease方法protectedfinalbooleantryRelease(intreleases){intc=getState()-releases;// 重入次数-1if(Thread.currentThread()!=getExclusiveOwnerThread())thrownewIllegalMonitorStateException();// 非持有锁线程释放锁，抛出异常booleanfree=false;if(c==0){// 重入次数为0，真正释放锁free=true;setExclusiveOwnerThread(null);// 清空持有锁的线程}setState(c);// 更新state状态returnfree;}

关键提醒：ReentrantLock的unlock()方法必须与lock()方法成对出现，重入多少次，就必须释放多少次，否则会导致锁无法释放，造成死锁！建议在finally块中释放锁，确保异常情况下也能正确释放。

三、公平锁与非公平锁（源码对比）

ReentrantLock的公平锁和非公平锁，核心差异在于“获取锁的顺序”：公平锁会按照线程排队的顺序获取锁（FIFO），非公平锁则允许线程“插队”获取锁，效率更高，但可能导致线程饥饿。

3.1 构造方法（两种锁的初始化）

// 无参构造：默认非公平锁publicReentrantLock(){sync=newNonfairSync();}// 有参构造：true=公平锁，false=非公平锁publicReentrantLock(booleanfair){sync=fair?newFairSync():newNonfairSync();}

3.2 核心差异：tryAcquire()方法

3.2.1 非公平锁（NonfairSync）

非公平锁的tryAcquire()方法，我们在2.2.1中已经看过，核心逻辑：

  • 锁未被持有（state=0）时，直接CAS尝试获取锁，不考虑队列中排队的线程；
  • 若锁已被持有，判断是否是当前线程，若是则重入。

简单说：非公平锁“不讲规矩”，只要锁空闲，不管队列里有没有线程排队，当前线程都能尝试抢锁，效率高，但可能导致排队久的线程一直抢不到锁（饥饿）。

3.2.2 公平锁（FairSync）

公平锁的tryAcquire()方法，在非公平锁的基础上，增加了“判断队列是否有等待线程”的逻辑：

// FairSync的tryAcquire方法protectedfinalbooleantryAcquire(intacquires){finalThreadcurrent=Thread.currentThread();intc=getState();if(c==0){// 关键差异：增加hasQueuedPredecessors()判断，是否有线程在队列中等待if(!hasQueuedPredecessors()&&compareAndSetState(0,acquires)){setExclusiveOwnerThread(current);returntrue;}}elseif(current==getExclusiveOwnerThread()){intnextc=c+acquires;if(nextc<0)thrownewError("Maximum lock count exceeded");setState(nextc);returntrue;}returnfalse;}// 核心方法：判断队列中是否有比当前线程更早等待的线程publicfinalbooleanhasQueuedPredecessors(){Nodet=tail;// 队列尾节点Nodeh=head;// 队列头节点Nodes;// 队列不为空 && 头节点不是当前线程 && 头节点的后继节点不为空 && 后继节点的线程不是当前线程returnh!=t&&((s=h.next)==null||s.thread!=Thread.currentThread());}

3.2.3 差异总结（表格对比）

特性公平锁（FairSync）非公平锁（NonfairSync）
获取顺序按线程排队顺序（FIFO）允许插队，优先当前线程抢锁
效率较低（需判断队列，有上下文切换）较高（减少上下文切换）
线程饥饿不会出现（排队有序）可能出现（插队导致部分线程长期抢不到锁）
适用场景对公平性要求高、线程竞争不激烈的场景（如金融交易）高并发、对效率要求高的场景（如电商秒杀）

3.3 公平锁与非公平锁的获取流程（mermaid图）

state=0（未持有）

是

有

无

否

state>0（已持有）

是

否

成功

成功

执行完毕

state=0

state>0

线程调用lock

当前锁状态state

是否是公平锁

队列有等待线程？hasQueuedPredecessors

进入队列等待

CAS获取锁，state=1

当前线程是否是锁持有者？

state+1 重入

执行临界区代码

调用unlock

state-1

释放锁，唤醒队列线程

仅减少重入次数，不释放锁

四、面试官追问环节（实战必备）

面试中，面试官在问完ReentrantLock核心原理后，大概率会追问以下问题，提前备好应答，避免卡壳！

追问1：ReentrantLock的可重入性，和synchronized的可重入性有什么区别？

答：两者都支持可重入，但实现方式和底层逻辑不同：

  1. 实现方式：
    • ReentrantLock：基于AQS的state变量和exclusiveOwnerThread实现，重入时state+1，释放时state-1，手动控制锁的获取和释放；
    • synchronized：基于JVM底层监视器锁（monitor）实现，自动实现可重入（JVM会记录线程的重入次数），无需手动释放。
  2. 灵活性：ReentrantLock的可重入可配合中断、超时等机制，更灵活；synchronized的可重入是自动的，灵活性较差。

追问2：ReentrantLock为什么默认是非公平锁？

答：核心是“平衡效率和公平性”：

  • 非公平锁的效率更高：无需判断队列是否有等待线程，直接尝试抢锁，减少了线程上下文切换的开销（上下文切换会消耗CPU资源）；
  • 实际场景中，公平性需求较低：大多数业务场景（如电商、接口调用）更看重并发效率，而非绝对的公平性；
  • 公平锁的弊端：即使锁空闲，线程也必须排队，会导致大量上下文切换，降低并发吞吐量。

追问3：ReentrantLock和synchronized的核心区别是什么？（高频必问）

答：核心区别体现在灵活性、性能、功能三个方面，总结如下：

维度ReentrantLocksynchronized
实现层面基于JDK（Java代码，AQS）基于JVM（底层C++实现）
锁类型可重入、公平/非公平锁（独占锁）可重入、非公平锁（独占锁）
锁操作手动lock()/unlock()（需finally释放）自动获取/释放（无需手动操作）
功能扩展支持中断、超时获取锁、Condition精准通知不支持中断、超时，通知方式单一（notify()/notifyAll()）
性能高并发竞争激烈时，性能优于synchronized（JDK1.8后差距缩小）JDK1.8前性能较差，1.8后引入偏向锁、轻量级锁，性能提升明显

追问4：ReentrantLock的Condition是什么？怎么用？

答：Condition是ReentrantLock的配套工具，用于实现“精准通知/唤醒”，替代synchronized的wait()/notify()，核心优势是可以创建多个Condition对象，实现不同线程的分别通知。

用法示例：

ReentrantLocklock=newReentrantLock();Conditioncondition1=lock.newCondition();// 条件1Conditioncondition2=lock.newCondition();// 条件2// 线程A等待条件1lock.lock();try{while(条件不满足){condition1.await();// 等待，释放锁}// 执行逻辑}finally{lock.unlock();}// 线程B唤醒等待条件1的线程lock.lock();try{// 满足条件，唤醒线程Acondition1.signal();// 唤醒单个线程// condition1.signalAll(); // 唤醒所有等待的线程}finally{lock.unlock();}

五、总结

本文从源码出发，拆解了ReentrantLock的核心原理：

  1. 可重入性：基于AQS的state变量（重入次数）和exclusiveOwnerThread（锁持有者）实现，重入时state+1，释放时state-1；
  2. 公平锁与非公平锁：核心差异在tryAcquire()方法，公平锁需判断队列等待情况，非公平锁允许插队，效率更高；
  3. 实战价值：结合面试官高频追问，对比synchronized的差异、Condition的用法，帮你吃透面试重点。

ReentrantLock是Java并发编程的核心组件，掌握其底层源码和原理，不仅能应对面试，还能在实际开发中根据场景选择合适的锁策略，避免死锁、提升并发效率。

最后，觉得本文对你有帮助的话，点赞+收藏+关注哦！后续会持续拆解JUC核心组件，带你吃透并发编程，面试不踩坑～ 评论区说说你在使用ReentrantLock时遇到的问题吧！

http://www.cnnetsun.cn/news/1295022.html

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