[Java知识库]ReentrantLock分析

一、介绍

ReentrantLock是JUC包下的一个类，他是可重入锁，同一个线程可以对资源重复加锁。ReentrantLock而且支持公平和非公平的模式，公平模式下按等待时间来排队获取。也就是一个FIFO队列
(synchronized 是隐式支持重入的）

二、源码分析

ReentrantLock 内部是通过组合的方式，实现自定义的同步同步器

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L;

 /**
 * 非公平锁
 */
 static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }
    
    
    /**
    * 公平锁
    */
    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

        final void lock() {
            acquire(1);
        }

       	// 省略部分代码
        }
    }


/**
* 构造器中构造自定义同步器
* 默认是非公平锁
*/
public ReentrantLock() {
    
        sync = new NonfairSync();
}
 

public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
 }
    
 

通过源码可以知道ReentrantLock 默认是非公平模式。

2.1 非公平锁-加锁

     
final void lock() {
    // 尝试加锁
    // AQS内部有一个 state来表示资源的占用情况
    // 0表示未被占用
    if (compareAndSetState(0, 1))
        // 设置为当前线程
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        // 内部进入阻塞 (内部也有可重入的逻辑)
        acquire(1);
}

核心方法，非公平的方式获取资源

 /**
         * Performs non-fair tryLock.  tryAcquire is implemented in
         * subclasses, but both need nonfair try for trylock method.
         * 以非公平的方式 获取资源
         */
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            // 获取当前线程
            final Thread current = Thread.currentThread();

            // 获取当前资源状态 0 初始 1资源被占用
            int c = getState();

            // 未被占用
            if (c == 0) {
                // cas方式设置设置占有资源
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    // 设置当前线程
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            // 如果是当前线程，重入功能
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            // 未获取到资源
            return false;
        }

• 主要流程就是
  • 判断资源状态
  • CAS更新
  • 锁重入

2.2 释放锁

  /**
         * 进行锁的释放 当 state资源为0
         * 表示锁已经被释放了
         * @param releases
         * @return
         */
        protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases;
            // 非当前线程 无法释放 抛出异常
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
            if (c == 0) {
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            setState(c);
            return free;
        }

2.3 公平锁加锁

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                // 即加入了同步队列中当前节点是否有前驱节点的判断，如果该 方法返回true，
                //  则表示有线程比当前线程更早地请求获取锁
                // 其实就是判断是否 有在等待的(除非自己)，如果在等待，不好意思没机会，你慢慢在
                // 后续加入队列后，慢慢等
                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;
        }

• 公平锁的最大区别是多了一个hasQueuedPredecessors方法，判断是否在等待队列中

三、小结

• ReentrantLock默认是非公平锁，可以抢占获取锁
• 公平锁的模式 按请求顺序阻塞获取锁 FIFO获取

四、参考

《Java并发编程的艺术》