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想象一下，有一個很受歡迎的公共廁所 🚽，同一時間只能一個人進去。

ReentrantLock 就好比是這個廁所的門鎖管理員。他負責管理誰能進去。

深入了解 ReentrantLock 請看：ReentrantLock：可定制的“VIP 包間”

核心原理：AQS

ReentrantLock 的底層依賴一個叫做 AQS 的框架。你可以把 AQS 理解為一個通用的排隊和狀態管理系統。

1. 狀態 (State): AQS 內部有一個 state 變量（是個整數）。在 ReentrantLock 里：
   • state = 0: 表示廁所現在沒人，門是空閑的 ?。
   • state > 0: 表示廁所有人，門被占用了 🔒。這個數字還表示同一個人重復進入（重入）了多少次。比如一個人進去后，又在里面鎖了一層門，state 就變成 2。
2. 等待隊列 (Queue): AQS 維護了一個等待隊列。這個隊列像銀行排隊的隊伍一樣，是先進先出 (FIFO) 的 🚶?♂?🚶?♀?🚶?♂?。想上廁所但發現里面有人的人（線程），就會被安排到這個隊列里排隊等著。

非公平鎖 (Nonfair Lock) - 默認模式

• 解釋： 就像一個秩序不太好的廁所。
  • 當你（線程）想上廁所時，你首先會沖到門口 🏃💨，猛地推一下門，看看是不是正好沒人（嘗試用 CAS 原子操作直接把 state 從 0 改成 1）。
  • 如果正好沒人，恭喜你 🎉，你直接就進去了！哪怕旁邊已經有人在排隊等了很久，你也可能因為動作快而“插隊”成功。
  • 如果里面有人（推門失敗，state 不是 0），或者你嘗試搶鎖的那一下正好別人也搶成功了，那你沒辦法 😟，只能乖乖去隊伍（AQS 隊列）后面排著。
  • 當里面的人出來（釋放鎖）時，管理員（AQS）會喚醒 ? 隊伍最前面的人。但是，與此同時，如果又有一個新人跑過來直接推門 🏃💨，并且正好成功了，那這個剛被喚醒、正準備進去的人可能又得等一下。
• 底層實現關鍵點：
  • 調用 lock() 時，先嘗試直接獲取鎖（CAS 修改 state）。
  • 獲取失敗，才把自己加入 AQS 等待隊列。
  • 釋放鎖時，喚醒隊頭節點，但新來的線程仍有機會搶先獲取鎖。
• 優點： 可能性能更好，吞吐量更高 🚀。因為減少了線程掛起和喚醒的次數（如果運氣好直接搶到鎖，就不用排隊和被喚醒了）。
• 缺點： 可能導致饑餓 😩。排在前面的線程可能一直等不到鎖，因為總有新來的線程“插隊”成功。

公平鎖 (Fair Lock)

• 解釋： 就像一個非常有秩序的廁所 👍。
  • 當你（線程）想上廁所時，你首先會看一眼 👀 隊伍前面有沒有人排隊 (hasQueuedPredecessors() 檢查）。
  • 如果隊伍里有人，對不起 🙅?♂?，你不能直接去推門，必須老老實實去隊伍（AQS 隊列）后面排著 🚶?♂?🚶?♀?。
  • 只有當隊伍是空的，你才可以去嘗試推門（嘗試 CAS 修改 state）。
  • 當里面的人出來（釋放鎖）時，管理員（AQS）只會喚醒隊伍最前面的那個人，并且只有這個人能進去。新來的人？對不起，看隊伍里有人，請自覺排隊。
• 底層實現關鍵點：
  • 調用 lock() 時，先檢查 AQS 隊列中是否有等待者。
  • 如果有等待者，則不嘗試獲取鎖，直接加入隊列尾部。
  • 只有當隊列為空時，才嘗試獲取鎖。
  • 釋放鎖時，嚴格喚醒并讓隊頭節點獲取鎖。
• 優點： 公平 ??，保證了先來后到，不會有線程餓死。
• 缺點： 性能相對較低，吞吐量可能不如非公平鎖 📉。因為即使鎖是空閑的，只要隊列里有人，新來的線程也得去排隊，導致更多的線程掛起和喚醒，增加了上下文切換的開銷。

總結一下 ??：

ReentrantLock 通過內部的 Sync 類（它繼承了 AQS）來實現鎖邏輯 🛠?。Sync 有兩個子類：NonfairSync 和 FairSync。

• 核心區別在于嘗試獲取鎖 (tryAcquire 方法) 時的行為：
  • NonfairSync: 直接嘗試 CAS 修改 state，失敗再入隊。
  • FairSync: 先檢查隊列是否為空或者自己是不是隊頭，滿足條件才嘗試 CAS 修改 state，否則直接入隊。

🤔 默認情況下，new ReentrantLock() 創建的是非公平鎖，因為它通常有更好的性能。如果你需要保證公平性，可以使用 new ReentrantLock(true) 來創建公平鎖。