***首先，一个互斥锁要实现什么功能？***
一个互斥锁需要有阻塞和唤醒功能，实现阻塞和唤醒功能需要哪些要素？
①需要有一个标记锁状态的state变量。
②需要记录哪个线程持有了锁。
③需要有一个队列维护所有的线程。
另外，state和队列中为了实现线程安全都用到了CAS。
有了以上三个条件，可以实现对线程的阻塞和唤醒。
***那么，Java中是如何实现一把互斥锁的？***
首先，因为所有的锁基本都要实现重入功能，那么Java中的互斥锁由ReentrantLock类来定义，也就是可重入锁，也就是说ReentrantLock类中的锁是互斥锁。（虽然ReentrantLock很重要，但是ReentrantLock里面并没有代码逻辑，ReentrantLock里面的具体实现就是在NonfairSync和FairSync中，ReentrantLock就是构造方法里面也是 new 一个 NonfairSync或者FairSync实例，还有lock和unlock是调用的sync.lock 和 sync.release，而sync中的lock是抽象方法，又由NonfairSync和FairSync分别实现，而sync.release则是sync继承的AbstractQueuedSynchronized中的方法，所以unlock并没有公平和非公平两种实现 ）。
先介绍一下ReentrantLock中的继承结构，ReentrantLock实现了Lock接口，实现了Lock接口中的lock() , lockInterruptibly() , unlock() , tryLock() , tryLock(long time, TimeUnit unit) , Condition newCondition()；其中 lockInterruptibly() 和 tryLock(long time, TimeUnit unit) 都会抛出InterruptedException。而且 ReentrantLock 引用了 Sync 抽象内部类，Sync 又分别被 NonfairSync 和 FairSync 实现，Sync还继承了AbstractQueuedSynchroinzer 队列同步器，AbstractQueuedSynchronized又继承了AbstractOwnerSynchronize。
介绍完ReentrantLock我们继续介绍，ReentrantLock是如何实现互斥锁的？
1.State，state定义在AbstractQueuedSynchronized中，用来记录线程重入了多少次这个锁。
2.记录哪个线程持有了锁，在AbstractOwnerSynchronized中定义了Thread类型的 exclusiveOwnerThread（独占拥有者线程）来记录锁的拥有线程。
3.队列，在AbstractQueuedSynchronized中主要就是定义了一个用双向链表实现的队列，用来存储线程，实现线程管理。
如何通过这些条件实现阻塞和唤醒？（涉及公平和非公平的）
阻塞是在什么情况下发生的？线程抢锁，抢锁成功访问资源，抢锁失败阻塞。唤醒？从阻塞队列中被唤醒后尝试拿锁，访问资源，没拿到锁会再次被阻塞（两种唤醒方式unpark（Thread t）、t.interrupt()两种方式都需要其他的线程执行）。
什么情况下线程抢锁？多个线程都调用了lock方法，都在尝试给自己上锁，尝试之后没有抢到会怎么样？只能阻塞。下面我们来看NonfairSync和FairSync对最终对lock方法的不同实现：
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);
}
}
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;
}
}
我们可以看到，不管是NonfairSync或者FairSync中的lock方法最后都要执行acquire（int arg）方法，acquire翻译过来就是获取的意思，就是获取锁，acquire是继承自AbstractQueuedSynchronized的方法，代码如下：
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
我们其实可以从方法名中看出acquire方法内部是获取锁的逻辑，但是非公平锁很不讲道理的在还没有进入acquire方法正式抢锁之前就已经尝试抢过一次锁了。进入acquire方法中，首先进入一个tryAcquire（）尝试抢锁方法，这个方法在AbstractQueuedSynchronized中有定义，但是被NonfairSync和FairSync分别重写了，其中NonfairSync的tryAcquire方法中又返回了Sync中的nonfairTryAcquire方法，表明，NonfairSync类中的tryAcquire方法的主体逻辑写在了Sync类中，FairSync类中的tryAcquire方法中的逻辑还是正常的在自己的类中。
回来，我们继续说tryAcquire（）方法有一个返回值，就是获取到锁返回true，没有获取到锁返回false，后面的acquireQueued方法是一个阻塞逻辑。if里面的逻辑就是，如果抢锁失败，返回false，执行acquireQueued（）方法阻塞当前线程，如果抢锁成功就已经完成了目标不执行后面的阻塞逻辑。那么，tryAcquire（int arg）方法中arg总是1，意味着每抢锁成功一次加一，tryAcquire中的总体逻辑是，如果state值为0，那么在非公平锁中直接尝试设置state为1，设置成功就将标记独占者线程的Thread类型属性改为当前线程，完成抢锁，成功获得标记，没有被阻塞。如果state值不为0，那么就使state加1并且更新state的值，更新state值之前如果发现加一之后state小于0，则抛出锁的最大数量已经被超出了错误，一般不会发生，因为上限有20多亿（超过上限加一，变为负数，计算机底层二进制计算原理，应该是首位符号位变了）；而在公平锁中，在state===0 时需要判断当前线程是否在阻塞队列头，如果当前线程在队列头，或者队列为空，则该线程可以抢锁。state不为零时和NonfairSync一样判断一下当前线程是被标记的独占者线程后，如果是就可以直接操作state，重入时不需要判断阻塞队列的情况。
获取锁失败之后，线程进入acquireQueued方法的逻辑中，acquireQueued方法中有一个addWaiter方法先将线程加入阻塞队列的最后一个节点，加入阻塞队列后并不会发生阻塞，只是记录了将线程记录到队列里面，等到线程进入acquireQueued方法才会阻塞。acquireQueued方法的内部的主体逻辑就是一个for死循环的内容，循环中首先判断线程所在节点是不是队列中的第一个节点，方法里用的是判断当前节点的前驱节点是不是head节点，如果是，则表明该节点位于队列第一个，则尝试获得锁，如果获得锁成功，就将该节点设置为头结点（也就是出队列，使head指针右移，并且是节点的Thread属性设置为null，也就是head还是指向了一个空节点），然后把p.next设置为null便于GC，最后返回一个布尔值判断该线程是否被中断过。如果线程没有获取到锁，或者根本不在队列第一位，那么直接跳到一个if（）逻辑里，里面有两个方法，shouldParkAfterFailedAcquire（...）判断获取锁失败后应不应该阻塞，如果应该阻塞，则执行parkAndCheckInterrupt（）方法，parkAndCheckInterrupt（）方法里的逻辑也很简单，直接调用LockSupport.park(this)阻塞该线程，然后返回一个Thread.interrupted()，判断线程是否被中断过，如果被中断过，返回true，进入if下面的逻辑，设置中断标志值为true，表示该线程被中断过，acquireQueued方法就会返回true，就会执行selfInterrupt方法中断自己，自己的状态就会编程已被中断过状态；如果该线程没有被中断过，则Thread.interrupted（）返回false，不执行if下面的逻辑中断标志值就为false，那么acquireQueued方法就会返回false，不会使用selfInterrupt（）方法，也就不会把自己设置为已被中断过状态。之所以要自己中断自己是因为，线程被阻塞期间即使被中断了，也没有完成把自己的状态设置为已被中断过的状态。
以上是对lock（）方法的介绍，下面我们来看看unlock() 方法的实现，lock（）方法是获取锁，谁获取到锁谁访问资源，unlock（）方法是释放锁，只有拥有锁的线程才能释放锁，否则会产生IllegalMonitorStateException；unlock()方法中返回了sync.release(1)，而sync.release(1)是从AbstractQueuedSynchronized类中继承的方法。release（int arg）方法主要逻辑由两个方法执行，一个是tryRelease（int arg）方法和unparkSuccessor(Node node)方法，tryRelease（int arg）尝试释放锁，每调用一次state减一，如果state==0，那么使用set ExclusiveOwnerThread（Thread thread）方法，将exclusiveOwnerThread设置为null，表示没有线程持有该锁。释放锁成功则返回true，就绪执行if中的逻辑，里面逻辑大致为如果队列中有节点的话，就调用unparkSuccessor（Node node）唤醒该方法。也就是唤醒后继节点，使其尝试获取锁。
再来看一个方法lockInterruptibly（）实现分析，其实和lock的几乎一样，唯一的区别就是可被interrupt（）方法唤醒，怎么实现的呢？就是在parkAndCheckInterrupt（）方法那里当Thread.interrupted()返回为true进入if下的逻辑时，把lock时设置的中断标志变量，改为抛出一个异常，那么就实现了可被中断的作用。
最后是一个tryLock方法，ReentrantLock中的tryLock方法返回一个sync.nonfairTryAcquire（1）方法，sync.nonfairTryAcquire(int arg)会尝试获取锁，如果没有获取锁成功，会返回一个false，获取成功就会返回true，sync.nonfairTryAcquire(int arg)中只尝试获取锁一次，并不循环，然会返回true或false，再由tryLock方法返回这个值。需要注意的是非公平锁的lock其实也用了这个方法获取锁，但是如果返回false，lock中的代码会使的线程继续进入acquireQueued方法阻塞。
