可重入锁（ReentrantLock）在 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）中的实现是 Java 并发编程中的核心机制之一。

下面从实际结构、可重入原理、核心方法、源码片段、内存语义等多个层面，深入剖析：

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一、背景知识简述

什么是 AQS？

AQS，全称 AbstractQueuedSynchronizer，是 J.U.C（java.util.concurrent）包中的基础同步框架：

它基于一个 volatile 的 int 状态变量（state）和一个 FIFO 队列，实现各种锁与同步器的基础，比如：

• ReentrantLock
• CountDownLatch
• Semaphore
• ReentrantReadWriteLock

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二、什么是可重入？

可重入（Reentrancy）是指：

同一线程可以重复获取同一把锁，不被阻塞。

如：

lock.lock();   // 第一次加锁
lock.lock();   // 第二次加锁：不阻塞
...
lock.unlock(); // 释放一次
lock.unlock(); // 真正释放

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三、可重入锁的关键点（ReentrantLock 依赖 AQS）

关键点	实现细节
锁状态计数	state 表示锁的持有状态（加锁次数）
锁持有者记录	exclusiveOwnerThread 表示当前持有锁的线程
可重入判断	如果当前线程再次获取锁，允许加锁、state++
解锁机制	每次 unlock()，state--，直到 state==0 才释放锁

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四、源码深度解析：如何实现可重入

源码位置：

• ReentrantLock.java（封装接口）
• AbstractQueuedSynchronizer.java（核心逻辑）

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1. lock() 加锁逻辑：可重入判断

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

2. tryAcquire() 实现可重入逻辑

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
        // 如果没人持有锁，尝试获取（用 CAS）
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        // 🔁 这里是“可重入”的关键！
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc); // 增加持有次数
        return true;
    }
    return false;
}

同一个线程再次进来，不再排队，直接累加 state。

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3. unlock() 解锁逻辑：逐层释放

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

4. tryRelease()：state–，只有为0才真正释放锁

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    int c = getState() - releases;
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c); // 🔁 可重入对应的 state 次数
    return free;
}

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五、线程调度模型图解

Thread-A    ── lock() → state=1
            ── lock() → state=2（可重入）

Thread-A    ── unlock() → state=1
            ── unlock() → state=0 → 唤醒下一个线程

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六、底层核心机制

机制	说明
CAS	比较并交换 state，原子更新状态
volatile	state 是 volatile，确保多线程下的可见性
自旋队列	AQS 中的等待线程用双向链表（CLH 队列）管理
内存语义	acquire 和 release 封装了内存屏障

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七、源码与参考资料

• 🔗 ReentrantLock 源码（GitHub – OpenJDK）
• 🔗 AQS 源码（GitHub）
• 📘 《Java 并发编程实战》：第 14 章
• 📘 《深入理解 Java 虚拟机》：线程安全和锁优化

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总结一句话

AQS 中可重入锁通过：state 计数 + 当前线程判断 + CAS 原子操作 实现线程的多次加锁和对应解锁。

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