ReentrantLock与Synchronized区别在于后者是JVM实现，前者是JDK实现，属于Java对象，使用的时候必须有明确的加锁(Lock)和解锁(Release)方法，否则可能会造成死锁。
先来查看ReentrantLock的继承关系(下图)，实现了Lock和Serializable接口，表明ReentrantLock对象是可序列化的。
同时在ReentrantLock内部还定义了三个重要的内部类，Sync继承自抽象类AbstractQueuedSynchronizer(队列同步器)。其后又分别定义了它的两个子类公平锁FairSync和非公平锁NonfairSync。
/** * Base of synchronization control for this lock. Subclassed * into fair and nonfair versions below. Uses AQS state to * represent the number of holds on the lock. */ abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L; /** * Performs {@link Lock#lock}. The main reason for subclassing * is to allow fast path for nonfair version. */ abstract void lock(); /** * Performs non-fair tryLock. tryAcquire is implemented in * subclasses, but both need nonfair try for trylock method. */ final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; } 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); return free; } protected final boolean isHeldExclusively() { // While we must in general read state before owner, // we don't need to do so to check if current thread is owner return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread(); } final ConditionObject newCondition() { return new ConditionObject(); } // Methods relayed from outer class final Thread getOwner() { return getState() == 0 ? null : getExclusiveOwnerThread(); } final int getHoldCount() { return isHeldExclusively() ? getState() : 0; } final boolean isLocked() { return getState() != 0; } /** * Reconstitutes the instance from a stream (that is, deserializes it). */ private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { s.defaultReadObject(); setState(0); // reset to unlocked state } } /** * Sync object for non-fair locks */ static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; /** * Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal * acquire on failure. */ final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } } /** * Sync object for fair locks */ static final class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L; final void lock() { acquire(1); } /** * Fair version of tryAcquire. Don't grant access unless * recursive call or no waiters or is first. */ 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; } }
然后先看一下ReentrantLock的构造函数：
public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync(); } /** * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the * given fairness policy. * * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy */ public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); }
ReentrantLock()：无参构造器，默认的是非公平锁。
ReentrantLock(boolean)：有参构造器，根据参数指定公平锁还是非公平锁。
从这里可以看出，ReentrantLock其实既可以是公平锁也可以是非公平锁，通过参数来进行自定义。
然后我们看一下加锁方法Lock：
public void lock() { sync.lock(); }
内部是调用了构造器中创建的Sync对象，由于默认的是非公平锁，因此我们先来看一下非公平锁的实现。
final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else acquire(1); }
从方法名compareAndSetState可以看出这是一个CAS操作，我们点进去查看源码，这是在AbstractQueuedSynchronized里面定义的一个方法
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { // See below for intrinsics setup to support this return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }
通过Unsafe对象来进行CAS操作。由于Unsafe里面定义的是Native方法，通过其他语言实现了对内存的直接操作，因此是保证了线程安全的。
然后我们再来看操作成功后的代码：setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) { exclusiveOwnerThread = thread; }
这个方法的实现是在AbstractQueuedSynchronized的父类AbstractOwnableSynchronized中进行的，只是记录了当前拥有锁的线程。由于我们在if判断中已经获取到了锁，因此这一步也是线程安全的。由此，非公平锁获取结束。
然后我们再看看如果获取锁失败后的执行方法：acquire(1);获取锁失败，则说明现在已经有其他线程获取到了锁，并且正在执行代码块里面的内容。我们假设这个线程为B。
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }
这个方法是被定义在AbstractQueuedSynchronized中，里面只有三行代码，但是需要注意，在这里的时候就可能会发生同步执行。
首先看最下面的如果条件成立执行的方法：selfInterrupt()
static void selfInterrupt() { Thread.currentThread().interrupt(); }
这个方法很简单，令当前线程中断。但需要注意的是，这个中断只是把线程里面的中断标志位改为true，并没有实际的对线程进行阻塞。线程阻塞已经在上面的两个判断条件里面完成了。
然后我们再来看下上面的判断条件：
首先是tryAcquire(arg)，调用非公平锁的tryAcquire(int)，里面又调用了Sync的nonfairTryAcquire(int)方法，通过判断当前的锁状态是否等于0，等于则表示没有线程获取锁(实际有可能是线程B已经执行完成并已经释放锁)，再次尝试用CAS操作获取锁，获取成功则返回true，并且记录当前线程。如果获取失败，或者锁状态不等于0，则表示已经有线程获取到锁，此时会比较记录的线程是否为当前线程，如果是，则表示是当前线程重入(这里可以看出ReentrantLock是可重入锁)，再令锁状态state加1，返回true，否则没有获取到锁返回false。
在这里我们可以看到tryAcquire()目的是再次判断当前锁是否是可获取状态(线程B已经执行完成并释放锁)以及是否是同一个线程的重入操作。获取锁成功或者是线程重入则返回true，lock方法就此结束。否则继续执行第二个条件判断。
static final class NonfairSync extends Sync { protected final boolean tryAcquire(int acquires) { return nonfairTryAcquire(acquires); } } abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; } }
再次获取锁失败后，会通过addWaiter()将当前线程添加到FIFO队列中。
在AQS(队列同步器)中通过Node内部类来制定一个双向链表，此链表采取的是先进先出(FIFO)策略。同时定义了一个头结点head和尾节点tail，都使用关键字volatile来保证多线程的可见性。
private Node addWaiter(Node mode) { Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); //创建新的节点 // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure Node pred = tail; if (pred != null) { //判断当前尾节点是否等于null node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { //尾节点不等于null，通过CAS操作将当前节点替换为链表尾节点。替换成功令当前节点作为前一个节点的next节点。替换失败则说明有其他线程正在操作，进入enq进行操作。 pred.next = node; return node; //操作成功，返回当前节点。 } } enq(node); //自旋获取锁 return node; } private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) { return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update); //这里是通过偏移量上值比较来进行值替换。 }
//进入这个方法有两种可能，一是当前链表没有初始化，等于null，二是当前线程与其他线程竞争添加线程到尾节点失败。 private Node enq(final Node node) { for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { // Must initialize if (compareAndSetHead(new Node())) //当前链表没有初始化，先进行初始化。添加一个新节点作为头节点(代表的是当前正在执行的线程)，初始化成功，则令首尾节点都等于该节点。初始化失败，说明已经有其他线程进行了初始化。进入下一个循环。 tail = head; } else { node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { //当前链表中已经初始化过，将新节点添加在链表末尾，添加成功则返回新节点，添加失败说明有其他线程在竞争添加，进入下一个循环，直到操作成功，当前线程被添加进队列中。 t.next = node; return t; } } } }
新的线程被添加到队列里面后，再调用方法acquireQueue(Node,int)；
这里可以简单的理解，线程自旋，如果当前线程的前一个节点是头节点(头结点代表获取到锁且正在执行的线程)，说明下一个移出队列参与竞争锁的线程是当前线程，再次尝试获取锁，获取到了说明前一个节点已经执行完，令当前节点替换头节点，并返回中断标志位false。
获取锁失败说明上一个线程仍未执行完，或者锁被其他线程竞争到(新建的线程尚未添加到队列中，可以参与锁竞争)，同时如果当前线程的上一个节点不是头节点(说明下一个移出队列竞争锁的线程不是当前线程)，都会将线程节点的前一个节点的标志位设置为SIGNAL(表示下一个节点需要被unparking)，然后令当前线程中断，暂停循环，等待唤醒。
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) { boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { //自旋 final Node p = node.predecessor(); //获取当前节点的前一个节点 if (p == head && tryAcquire(arg)) { //如果前一个节点是头节点，说明当前线程是下一个执行的线程，再次尝试获取锁，获取成功则将当前节点作为头节点，去掉后面的所有节点。 setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted; //获取锁成功返回false； } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) //不会一直循环下去，因为会不断地消耗资源，适时会进入中断，等待被唤醒后才继续自旋。 interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } } final Node predecessor() throws NullPointerException { //获取当前节点的前节点 Node p = prev; if (p == null) throw new NullPointerException(); else return p; } private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) { int ws = pred.waitStatus; //在这里Node的线程状态一共有5种情况：SIGNAL=-1,CANCELLED=1,CONDITION=-2,PROPAGATE=-3,以及默认值0 if (ws == Node.SIGNAL) //SIGNAL表示唤醒状态 /* * This node has already set status asking a release * to signal it, so it can safely park. */ return true; if (ws > 0) { //大于0的只有CANCELLED情况，当前线程被取消执行，因此从队列中剔除 /* * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and * indicate retry. */ do { node.prev = pred = pred.prev; } while (pred.waitStatus > 0); pred.next = node; } else { //剩下的不论什么情况，都会利用CAS操作尝试将节点的waitStatus改为SINGAL，不论操作成功还是失败，都会返回false /* * 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; } private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node, int expect, int update) { //利用CAS操作修改节点的waitStatus值 return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset, expect, update); } private final boolean parkAndCheckInterrupt() { LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); } private void cancelAcquire(Node node) { // Ignore if node doesn't exist if (node == null) return; node.thread = null; // Skip cancelled predecessors Node pred = node.prev; while (pred.waitStatus > 0) node.prev = pred = pred.prev; // predNext is the apparent node to unsplice. CASes below will // fail if not, in which case, we lost race vs another cancel // or signal, so no further action is necessary. Node predNext = pred.next; // Can use unconditional write instead of CAS here. // After this atomic step, other Nodes can skip past us. // Before, we are free of interference from other threads. node.waitStatus = Node.CANCELLED; // If we are the tail, remove ourselves. if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) { compareAndSetNext(pred, predNext, null); } else { // If successor needs signal, try to set pred's next-link // so it will get one. Otherwise wake it up to propagate. int ws; if (pred != head && ((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL || (ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) && pred.thread != null) { Node next = node.next; if (next != null && next.waitStatus <= 0) compareAndSetNext(pred, predNext, next); } else { unparkSuccessor(node); } node.next = node; // help GC } }
由此，整个非公平锁的加锁过程结束，总结一下：
1.如果state位是0，则表示没有线程获取对象锁，通过CAS操作设置state位从0到1，尝试获取锁
2.获取锁成功，记录当前获取锁的线程。流程结束。
3.获取失败，判断是否是已经获取了锁的线程再次获取(通过第二步里面记录的线程与当前线程判断是否相等)，如果是，令state再加1，流程结束。
4.如果不是，将线程添加到FIFO链表队列中，然后进行自旋。
5.自旋时会判断当前线程是否是head节点的next，如果是则再次尝试获取锁，获取到了后将头节点替换为当前节点，返回false。流程结束。
6.自旋一定次数后仍未获取到锁，或当前线程节点不是下一个参与竞争锁的线程，则进入中断。等待被唤醒后继续自旋。
公平锁的Lock()方法：
final void lock() { acquire(1); }
protected final boolean tryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (!hasQueuedPredecessors() && //公平锁与非公平锁的加锁区别 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; } }
公平锁与非公平锁的加锁方法区别在于，tryAcquire(int)方法的不同。公平锁中要判断队列里第一个线程是否是当前线程，如果是，则允许它获取锁，如果不是，则不能获取。
下面看一下解锁方法：unlock()
public void unlock() { sync.release(1); }
内部不分公平锁与非公平锁，一律调用AbstractQueuedSynchronized方法的release(int)。
public final boolean release(int arg) { if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) unparkSuccessor(h); return true; } return false; }
先看第一行的判断：if(tryRelease(arg))
里面先判断了锁指向的线程与当前线程相等，不相等则抛出异常。
再令status减1，判断结果是否等于0。等于0说明可以释放锁，将锁指向的线程改为null，status改为0，返回true。
不等于0则说明仍未全部执行完重入的操作，令status自减一，返回false。
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); return free; }
判断为false则释放锁失败，判断为true则继续执行if里面内容。
if里面主要是判断了链表队列head里面有等待唤醒的其他线程节点，对他们进行一个唤醒。
private void unparkSuccessor(Node node) { /* * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try * to clear in anticipation of signalling. It is OK if this * fails or if status is changed by waiting thread. */ int ws = node.waitStatus; if (ws < 0) compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0); //将waitStatus赋值为初始状态0 /* * Thread to unpark is held in successor, which is normally * just the next node. But if cancelled or apparently null, * traverse backwards from tail to find the actual * non-cancelled successor. */ Node s = node.next; if (s == null || s.waitStatus > 0) { //下一个节点等于null或者被取消执行，从尾节点开始向前遍历，找到最头位置上的节点 s = null; for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) if (t.waitStatus <= 0) s = t; } if (s != null) //唤醒队列中的下一个可执行的节点。 LockSupport.unpark(s.thread); }
解锁流程总结：
1.锁指向的线程与当前线程必须是同一个线程。
2.锁标志位status必须已经减到0。
3.判断链表队列不等于null，并且头节点的waitStatus标志位不等于0，需要唤醒下一个节点。否则返回true，业务结束。
4.唤醒下一个节点首先利用CAS操作将waitStatus的标志位改为0，然后再按队列顺序获取下一个节点。
5.如果获取的新节点等于null，或者waitStatus位等于1(表示已经被取消执行)，则从尾节点向前遍历，直到遇见最前面的非null非当前线程节点的节点。
6.唤醒获取的新节点。业务结束。