ReentrantLock可重入锁、公平锁非公平锁区别与实现原理
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2021-10-22 12:30
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ReentrantLock是lock接口的一个实现类，里面实现了可重入锁和公平锁非公平锁
ReentrantLock公平锁和不公平锁实现原理
公平锁会获取锁时会判断阻塞队列里是否有线程再等待，若有获取锁就会失败，并且会加入阻塞队列
非公平锁获取锁时不会判断阻塞队列是否有线程再等待，所以对于已经在等待的线程来说是不公平的，但如果是因为其它原因没有竞争到锁，它也会加入阻塞队列
进入阻塞队列的线程，竞争锁时都是公平的，应为队列为先进先出（FIFO）
默认实现的是非公平锁
public ReentrantLock() {
//非公平锁
sync = new NonfairSync();
}
还提供了另外一种方式，可传入一个boolean值，true时为公平锁，false时为非公平锁
//公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
非公平锁
非公平锁获取锁nonfairTryAcquire方法，对锁状态进行了判断，并没有把锁加入同步队列中
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
final void lock() {
//比较当前状态 如果持有者是当前线程
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
//如果不是 尝试获取锁
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//获取锁
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//判断当前对象是否被持有
if (c == 0) {
//没有持有就直接改变状态持有锁
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//若被持有 判断锁是否是当前线程 也是可重入锁的关键代码
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;
}
公平锁
代码和nonfairTryAcquire唯一的不同在于增加了hasQueuedPredecessors方法的判断
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//判断当前对象是否被持有
if (c == 0) {
//如果等待队列为空 并且使用CAS获取锁成功 否则返回false然后从队列中获取节点
if (!hasQueuedPredecessors() &&compareAndSetState(0, acquires)) {
//把当前线程持有
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//若被持有 判断锁是否是当前线程 可重入锁的关键代码
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//计数加1 返回
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
//不是当前线程持有 执行
return false;
}
}
acquire()获取锁
public final void acquire(int arg) {
//如果当前线程尝试获取锁失败并且 加入把当前线程加入了等待队列
if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
//先中断当前线程
selfInterrupt();
}
关键代码
就是tryAcquire方法中hasQueuedPredecessors判断队列是否有其他节点
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
Node h = head;
Node s;
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
可重入性实现原理
在线程获取锁的时候，如果已经获取锁的线程是当前线程的话则直接再次获取成功
由于锁会被获取n次，那么只有锁在被释放同样的n次之后，该锁才算是完全释放成功
1、获取锁方法
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//判断当前对象是否被持有
if (c == 0) {
//...略
}
//若被持有 判断锁是否是当前线程 可重入锁的关键代码
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//计数加1 返回
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
//不是当前线程持有 执行
return false;
}
每次如果获取到的都是当前线程这里都会计数加1
释放锁
protected final boolean tryRelease(int releases) {
//每次释放都减1
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
//等于0才释放锁成功
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
如果锁被获取n次，也要释放了n次，只有完全释放才会返回false
作者 | cg-ww
来源 | cnblogs.com/cg-ww/p/15422013.html
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