面试题： Java 中 ReentrantLock 的实现原理是什么？

ReentrantLock 是 Java 提供的一个显式锁实现，位于 java.util.concurrent.locks 包中。

它提供了与 synchronized 类似的同步功能，但相比 synchronized，它更加灵活，并提供了更多的特性，如公平性选择、尝试获取锁、可中断获取锁等。

ReentrantLock 的核心实现依赖于 AbstractQueuedSynchronizer（简称 AQS），这是一个用于构建锁和其他同步组件的基础框架。AQS 使用了一个 FIFO 队列来管理等待获取锁的线程，通过一个原子变量表示当前锁的状态。

状态管理：在 ReentrantLock 中，AQS 的状态（state）用来表示锁的持有情况。如果 state 为 0，则表示锁未被任何线程持有；如果 state 大于 0，则表示锁已经被某个线程持有，并且数值代表持有该锁的重入次数。
队列机制：当一个线程尝试获取锁失败时，它会被封装成一个节点加入到 AQS 维护的同步队列中等待。只有当它前面的所有节点都已从队列中移除（即获得了锁并释放了锁），该节点对应的线程才能尝试获取锁。

ReentrantLock 支持两种类型的锁：公平锁和非公平锁，默认情况下是使用非公平锁。

公平锁：遵循先来先服务的原则，即等待时间最长的线程将最先获得锁。这可以避免“饥饿”现象，但可能会导致性能下降，因为每次都需要检查队列头部是否有其他线程等待。
非公平锁：允许插队，即新来的线程有机会抢占锁，即使已经有其他线程在等待。这种方式通常能提供更好的吞吐量，但在某些情况下可能导致长时间等待的线程始终得不到执行机会。

获取锁：
- 调用 lock() 方法尝试获取锁。如果是非公平锁，会首先尝试CAS操作直接获取锁，成功则立即返回；如果不成功，则进入同步队列等待。
- 对于公平锁，会直接进入同步队列排队等待，直到轮到自己获取锁。
释放锁：
- 调用 unlock() 方法释放锁。每次调用都会减少锁的重入计数，当计数归零时，锁才真正被释放，并唤醒同步队列中的下一个节点对应的线程。

可中断获取锁：通过 lockInterruptibly() 方法可以在获取锁的过程中响应中断请求，这对于需要取消长时间等待的操作非常有用。
尝试获取锁：tryLock() 方法允许以非阻塞的方式尝试获取锁，如果此时无法获取锁，则立即返回而不是等待。还可以指定超时时间，如 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)。
条件变量：ReentrantLock 提供了 newCondition() 方法创建条件变量（Condition），使得线程可以在满足特定条件之前暂停执行，类似于传统的监视器对象上的 wait/notify 机制。

综上所述，ReentrantLock 通过 AQS 实现了一套高效且灵活的锁机制，不仅支持基本的同步需求，还提供了多种高级功能，使其成为处理复杂并发场景的强大工具。

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