本文从源码角度，以ReentrantLock的lock、lockInterruptibly、unlock为入口，对ReentrantLock中公平锁与非公平锁的上锁、解锁、处理中断的上锁过程进行分析。对于内部数据结构的组织形式，这里不进行介绍。由于是多线程并发，所以会有多种不同的情况，源码中针对每个条件，仅给出一种情形，留作参考。
类名简写说明：
- S：Sync
- FS：FairSync
- NFS：NonFairSync
- RL：ReentrantLock
- AQS：AbstractQueuedSynchronizer
1. 公平锁
1.1 上锁过程
1.1.1 RL.lock
（1）RL.lock
public void lock() {
// 调用RL.FS.lock
sync.lock();
}
（2）RL.FS.lock
final void lock() {
// 调用AQS.acquire
acquire(1);
}
（3）AQS.acquire
public final void acquire(int arg) {
// 条件1：尝试获取锁(注意前面的"!")
// 条件2：获取锁失败，调用addWaiter入队、调用acquireQueued再尝试获取锁，失败后当前线程会阻塞
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
// 到这里说明线程阻塞时被中断，这里重新设置(还原)中断标志位
// 外部可检测该线程的中断标志位并做出相应处理
selfInterrupt();
}
（4）RL.FS.tryAcquire
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
// 获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
// 获取AQS.state的值：1表示锁已经被其他线程持有，0表示没有线程持有锁
// 注意c是局部变量，后面有很多地方都使用局部变量，而不直接用共享(成员)变量
int c = getState();
if (c == 0) {
// 条件1：判断是否有正在排队的前驱节点(注意前面的"!")
// 条件2：用CAS的方式将AQS.state设置为acquires(FS中传入的acquires为1)
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
// 将AQS.exclusiveOwnerThread设置为当前线程
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// AQS.exclusiveOwnerThread就是当前线程，说明当前线程重入了
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 到这里不存在并发，因为只有持锁的线程(仅一个) 才能到这里
// c+1
int nextc = c + acquires;
// 溢出判断
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// 更新AQS.state
setState(nextc);
return true;
}
// 尝试获取锁失败
return false;
}
（5）AQS.hasQueuedPredecessors
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
// 获取尾节点和头节点
Node t = tail;
Node h = head;
Node s;
// 条件1：
// 为false的情况：
// 情况1：队列未初始化，h和t都为null
// 情况2：当前锁曾经产生过竞争，且所有线程均已释放锁，此时队列中只剩一个空节点，h和t都指向它
// 条件2：
// 条件2.1：
// 为true的情形：
// 假设有3个线程thread0、thread1、thread2，初始时，thread0持有锁，thread1执行到AQS.enq的
// t.next = node;(还未执行该行)，thread2执行到(s=h.next)==null，此时该条件的结果就为true
// 条件2.2：判断h.next.thread是否为当前线程，若是，则当前线程是调用链是AQS.acquireQueued到
// RL.FS.tryAcquire再到该hasQueuedPredecessors方法中
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
（6）AQS.addWaiter
private Node addWaiter(Node mode) {
// 创建Node.EXCLUSIVE模式的节点(ReentrantLock中节点是Node.EXCLUSIVE模式的)
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 先尝试快速入队
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
// tail为null(即队列尚未初始化)或快速入队失败，在enq中继续处理
enq(node);
return node;
}
（7）AQS.enq
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
// 获取尾节点
Node t = tail;
// t为null，说明队列为空
if (t == null) {
// 创建头节点，作为与当前持有锁的线程对应的节点
// 该节点的thread字段为null
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else { // 将node连接到队列末尾，可能会失败，但在"for(;;)"，因此会不断重试，直到成功为止
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t; // 返回node的前驱节点
}
}
}
}
（8）AQS.acquireQueued
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
// 获取node的前驱节点
final Node p = node.predecessor();
// 若p是头节点，会再次尝试获取锁
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
// 将p从队列中删去，将node设置为头节点
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
// 条件1：
// 第一次进入该方法时一般返回false，会循环执行到上面tryAcquire处再次尝试获取锁，
// 第二次进入该方法返回true，会继续判断条件2是否成立
// 条件2：
// true：说明是被中断唤醒
// false：说明当前线程是被前面的某个节点释放锁时调用unpark唤醒的
// 两种情况下，都会循环执行到上面tryAcquire处再次尝试获取锁，
// 被中断唤醒一般会获取失败，被unpark唤醒则会成功
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
// 将node设置为头节点，并更新字段
private void setHead(Node node) {
head = node;
node.thread = null;
node.prev = null;
}
（9）AQS.shouldParkAfterFailedAcquire
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
// 获取前驱节点的waitStatus值：
// 第一次进入该方法时一般为0，该方法返回false
// 第二次进入该方法时为-1，该方法返回true
int ws = pred.waitStatus;
// ws是否为-1
if (ws == Node.SIGNAL)
return true;
// 调用RL.lockInterruptibly时若park的线程被中断，可能会出现ws大于的情况(后面介绍RL.lockInterruptibly)
// ws为1的情形：
// 假设有三个线程thread0、thread1、thread2，初始时，thread0持有锁thread1和thread2都加入阻塞队列后被
// park，之后外部中断thread1，thread1会执行到AQS.cancelAcquire的node.waitStatus = Node.CANCELLED;处将
// s.waitStatus设置1，之后tread1会执行到AQS.cancelAcquire的unparkSuccessor(node);处将thread2唤醒，无论
// 此时thread0是否释放锁，thread2会循环执行到这里，”清理“掉处于Node.CANCELLED状态的thread1对应的节点，
// 处理完后会返回false，继续循环，此后若thread0仍未释放锁，thread2会继续park，等待thread0释放锁时唤醒它
if (ws > 0) {
// 删除node之前所有Node.CANCELLED状态的节点
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else { // ws为0
// 以CAS方式将pred.waitStatus设置为-1
// 注意设置的是前驱节点的waitStatus，前驱节点释放锁时，会根据该字段是
// 否为-1来“决定”是否有要被唤醒的后继节点，-1表示有后继节点需要被唤醒
// (因为前驱节点并不知道是否有后继，所以当有后继节点时，
// 后继要“负责”将前驱的waitStatus字段设置为-1)
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
（10）AQS.parkAndCheckInterrupt
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
// 挂起当前线程
// 注意当外部设置了当前线程中断标志位时，当前线程会被唤醒
// 只要中断标志不被清除，当前线程下次调用park也不会被阻塞
LockSupport.park(this);
// 若当前线程的中断标志位被设置了，则返回true，否则返回false
// 注意调用Thread.interrupted后会将中断标志清除
return Thread.interrupted();
}
1.1.2 RL.lockInterruptibly
（1）RL.lockInterruptibly
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
// 调用AQS.acquireInterruptibly
sync.acquireInterruptibly(1);
}
（2）AQS.acquireInterruptibly
public final void acquireInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
// 先判断当前线程是否被中断，被中断则抛出异常
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
// 尝试获取锁(见上面1.1.1（4）处)(注意前面的"!")
if (!tryAcquire(arg))
// doAcquireInterruptibly与上面1.1.1（8）处的acquireQueued类似
// 主要区别是对中断进行了处理
doAcquireInterruptibly(arg);
}
（3）AQS.doAcquireInterruptibly
private void doAcquireInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
// 入队(见上面1.1.1（6）)
final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
// 下面的逻辑与acquireQueued中的逻辑几乎一致
boolean failed = true;
try {
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
// 不同点在这里，若当前线程被中断，这里直接抛出异常
// 不会再尝试获取锁
throw new InterruptedException();
}
} finally {
// 抛出异常时failed为true
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
（4）AQS.cancelAcquire
private void cancelAcquire(Node node) {
// 忽略不存在的node
if (node == null)
return;
node.thread = null;
// node之前可能存在多个Node.CANCELLED(CANCELLED为1)状态的节点
// 这里向前变量获取不为Node.CANCELLED的节点，并设置为node的前驱
Node pred = node.prev;
// 条件为true的情形：
// 假设有4个线程thread0、thread1、thread2、thread3，初始时，thread0持有锁，其他三个
// 线程按顺序加入队列且均被park，之后先中断唤醒thread2，thread2执行完AQS.cancelAcquire
// 中的node.waitStatus = Node.CANCELLED;处后，再中断thread3，thread3到这里条件就会成立
while (pred.waitStatus > 0)
node.prev = pred = pred.prev;
// predNext可能是pred和node之间的状态为Node.CANCELLED的节点，也可能就是node
Node predNext = pred.next;
// 将node.waitStatus设置为Node.CANCELLED状态(CANCELLED为1)
node.waitStatus = Node.CANCELLED;
// 情况1：node是tail
// 假设有两个线程thread0、thread1，初始时，thread0持有锁thread1和
// 加入阻塞队列后被park，此时外部中断thread1，thread1会执行到这里
// 将pred设置为tail(即断开node)
if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
// 将pred.next设置为null
compareAndSetNext(pred, predNext, null);
} else { // node不是tail或CAS失败
// 对于下面两种情况，由于没有将node的后继指向pred，仍指向node，因此在node
// 的后继节点被唤醒后，AQS.shouldParkAfterFailedAcquire中的条件ws > 0会成立
int ws;
// 情况2：pred不是head
// 条件2：
// 条件2.1为true的情形：
// 假设有四个线程thread0、thread1、thread2、thread3，初始时，thread0
// 持有锁，后三个线程依次加入队列后被park，此时外部中断thread2，thread2
// 会执行到这里，且此时条件1和条件2.1均为true
// 条件2.2为true的情形：尚不明确
// 条件3：pred.thread为null，说明在条件1和条件3之间pred被唤醒，成为头节点，此时
// 情况2就变成了情况3，pred.thread != null为false，跳转到情况3处继续执行
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)
// 以CAS方式将next设置为pred的后继节点，后面pred会直接唤醒next，而不是node
compareAndSetNext(pred, predNext, next);
} else {
// 情况3：pred是head
// 假设有三个线程thread0、thread1、thread2，初始时，thread0持有锁,thread1
// 和thread2都加入队列后被park，此时外部中断thread1，thread1会执行到这里
// pred是head，直接唤醒node的后继节点，若此时仍未释放锁，
// 后继节点对应的线程被唤醒后最终会再次被park
unparkSuccessor(node);
}
node.next = node; // help GC
}
}
（5）AQS.unparkSuccessor
private void unparkSuccessor(Node node) {
// 情况1：从AQS.cancelAcquire方法调用unparkSuccessor到这里，此时node.waitStatus为1
// 情况2：从AQS.release方法调用unparkSuccessor到这里，此时node.waitStatus为-1
int ws = node.waitStatus;
// ws为-1，将node.waitStatus设置为0
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;
// 条件1：
// 为true的情形：
// 假设只有两个线程thread0、thread1，初始时，thread0持有锁，处于挂起状态
// 的thread1被外部中断唤醒，则thread1会执行到上面AQS.cancelAcquire的情况1处
// 被清除出队列，之后thread0释放锁，它会执行到这里，此时s就为null
// 条件2：
// 为true的情形：
// 假设有三个线程thread0、thread1、thread2，初始时，thread0持有锁thread1和
// thread2都加入阻塞队列后被park，之后外部中断thread1，thread1会执行到
// AQS.cancelAcquire的node.waitStatus = Node.CANCELLED;处将s.waitStatus设置
// 1，之后thread0释放锁会执行到这里，此时s.waitStatus就为1，条件成立
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
// 假设到这里是因为s.waitStatus > 0成立，若for循环中未找到合适的节点，
// 这种情况下不将s设置为null，下面if (s != null)会成立，不符合”要求“
s = null;
// 从tail向前遍历查找最近一个要被唤醒的节点
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
// t.waitStatus为0说明t是最后一个节点
// t.waitStatus为-1说明是最后一个之前的正常的节点
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
if (s != null)
// 唤醒s对应的线程
// 注意多次unpark只能唤醒一次park
LockSupport.unpark(s.thread);
}
1.2 解锁过程
（1）RL.unlock
public void unlock() {
// 调用AQS.release
sync.release(1);
}
（2）调用AQS.release
public final boolean release(int arg) {
// 尝试释放锁
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
// h不为null说明存在竞争，队列已经被初始化
// h.waitStatus不为0(即为-1)，说明有要被唤醒的后继节点
if (h != null && h.waitStatus != 0)
// 唤醒后继节点(见上面1.1.2（5）处)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
（3）RL.S.tryRelease
protected final boolean tryRelease(int releases) {
// ReentrantLock是可重入的，因此c不一定为0
int c = getState() - releases;
// 该条件可防止外部未持有锁的线程调用RL.unlock或持有锁的线程RL.lock次数大于RL.unlock次数
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
// c为0说明是最后一次调用RL.unkock
if (c == 0) {
free = true;
// 将独占线程设置为null
setExclusiveOwnerThread(null);
}
// 更新AQS.state
setState(c);
// 返回true，表示是最后一个RL.unkock
// 返回false，表示当前线程重入锁了，且不是最后一个RL.unkock
return free;
}
2. 非公平锁
2.1 上锁过程
（1）RL.lock
public void lock() {
// 调用RL.NFS.lock
sync.lock();
}
（2）RL.NFS.lock
final void lock() {
// 先竞争锁
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
// 与公平锁一样，调用AQS.acquire
acquire(1);
}
（3）AQS.acquire
public final void acquire(int arg) {
// 条件1中调用的是RL.NFS.tryAcquire，其他与公平锁一样
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
（4）RL.NFS.tryAcquire
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
（5）RL.S.nonfairTryAcquire
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
// 该方法与公平锁中对应的方法类似，不同点是这里
// 不会判断是否有正在排队的线程，而是直接竞争锁
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;
}
非公平锁的入队、阻塞、中断、解锁等过程与公平锁中的一致，不再介绍。
