Java并發(fā)編程之淺談ReentrantLock
一、首先看圖
二、lock()跟蹤源碼
這里對(duì)公平鎖和非公平鎖做了不同實(shí)現(xiàn)，由構(gòu)造方法參數(shù)決定是否公平。
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
2.1 非公平鎖實(shí)現(xiàn)
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);
}
}
代碼量很少。首先compareAndSetState(0, 1)通過CAS（期望值0，新值1，內(nèi)存值stateOffset）
- 如果修改成功，即搶占到鎖，
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());將AQS中的變量exclusiveOwnerThread設(shè)置為當(dāng)前搶占到鎖的線程，也就是圖中的ThreadA。 - 若沒有搶占成功，證明此時(shí)鎖被占用，執(zhí)行方法
acquire(1);。
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
這里主要看兩個(gè)方法tryAcquire(arg)和acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)。當(dāng)滿足if條件后，會(huì)給當(dāng)前線程標(biāo)記一個(gè)interrupt狀態(tài)。
2.1.1 tryAcquire(arg)
這個(gè)方法又有多個(gè)實(shí)現(xiàn)。這里看NonfairSync非公平鎖。
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
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;
}
在這個(gè)方法中，還不死心，首先會(huì)判斷下AQS中的state是否為0，為0也就是說距離上次嘗試獲取鎖到現(xiàn)在準(zhǔn)備進(jìn)入隊(duì)列（雙向鏈表）中這段時(shí)間內(nèi)，鎖已經(jīng)被釋放，可以重新CAS嘗試獲取鎖。
如果當(dāng)前鎖還是被持有狀態(tài)，就是state!=0，就會(huì)判斷，當(dāng)前線程是不是當(dāng)前持有鎖的線程exclusiveOwnerThread，如果是，則state+1，從這里可以看出state表示的是重入次數(shù)。
全部不滿足，返回false。
2.1.2 acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
addWaiter
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
enq(node);
return node;
}
tryAcquire(arg)返回false，證明當(dāng)前線程還是沒有獲取到鎖。那么就要進(jìn)入隊(duì)列等待了，首先addWaiter方法，將當(dāng)前線程封裝成一個(gè)Node，如果pred不為空，則將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)做鏈表的尾部插入，同時(shí)為了防止在此期間前序節(jié)點(diǎn)已經(jīng)不在隊(duì)列中了，也會(huì)運(yùn)用CAS操作來執(zhí)行（期望值pred，新值node，內(nèi)存值tailOffset）。
如果前序節(jié)點(diǎn)為空，或者在CAS時(shí)發(fā)現(xiàn)前序節(jié)點(diǎn)已經(jīng)不存在了，則重新構(gòu)建鏈表，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)封裝的Node，加入到鏈表當(dāng)中。
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // Must initialize
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
加入完成后，返回當(dāng)前node節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入acquireQueued方法。
acquireQueued
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
//獲取到當(dāng)前node節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)
final Node p = node.predecessor();
//如果當(dāng)前的上個(gè)節(jié)點(diǎn)就是頭節(jié)點(diǎn)，會(huì)再次嘗試獲取鎖
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//獲取成功，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)置空，并成為新的頭節(jié)點(diǎn)
setHead(node);
//這個(gè)p已經(jīng)沒用了，防止內(nèi)存泄漏，直接指向null，下次GC時(shí)回收
p.next = null; // help GC
//不需要取消
failed = false;
//return false，不需要中斷當(dāng)前線程
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
這里是一個(gè)自旋操作，首先拿到當(dāng)前線程封裝節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果滿足第一個(gè)if條件if (p == head && tryAcquire(arg))，證明上個(gè)節(jié)點(diǎn)為頭節(jié)點(diǎn)，則此時(shí)當(dāng)前線程也會(huì)再次嘗試獲取鎖，獲取鎖成功，證明此時(shí)沒有別的線程在隊(duì)列中了，則將當(dāng)前node清空并設(shè)置為頭節(jié)點(diǎn)，返回不需要中斷當(dāng)前線程。
在第二個(gè)if條件中if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt())。走到這里證明當(dāng)前線程不是第一個(gè)線程節(jié)點(diǎn)，或者沒有搶占到鎖，shouldParkAfterFailedAcquire這個(gè)方法見名知意，在搶占失敗后是否需要park阻塞，里面主要是用于清理雙向鏈表中被取消的節(jié)點(diǎn)線程和未被阻塞的節(jié)點(diǎn)線程。
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;//獲取前置節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)
if (ws == Node.SIGNAL)
//前置節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)為-1，表示前置節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列中阻塞，那么當(dāng)前節(jié)點(diǎn)也需要被阻塞在隊(duì)列中
return true;
if (ws > 0) {
//前置節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)大于0，此前置節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被取消，循環(huán)遍歷清除所有已被取消的節(jié)點(diǎn)。
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
//前置節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)小于等于0，且不等于-1，也就是沒有被阻塞也沒有被取消
//則將前置節(jié)點(diǎn)設(shè)置為阻塞狀態(tài)。
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
- 前置節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)為-1，表示前置節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列中阻塞，那么當(dāng)前節(jié)點(diǎn)也需要被阻塞在隊(duì)列中
- 前置節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)大于0，此前置節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被取消，循環(huán)遍歷清除所有已被取消的節(jié)點(diǎn)。
- 前置節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)小于等于0，且不等于-1，也就是沒有被阻塞也沒有被取消。則將前置節(jié)點(diǎn)設(shè)置為阻塞狀態(tài)。
到這里，基于非公平鎖的實(shí)現(xiàn)結(jié)束。
2.2 公平鎖實(shí)現(xiàn)
公平鎖和樂觀鎖的區(qū)別就在于，非公平鎖acquire(1)前會(huì)先嘗試獲取鎖，公平鎖直接acquire(1)。
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
final void lock() {
acquire(1);
}
}
2.2.1 tryAcquire(arg)
在tryAcquire中也和非公平鎖有一定的區(qū)別。在當(dāng)前鎖沒有被占有時(shí)。非公平鎖不用考慮目前AQS隊(duì)列中的排隊(duì)情況，直接通過CAS嘗試獲取鎖。公平鎖會(huì)看目前隊(duì)列的狀態(tài)，再來決定是嘗試占有鎖還是在隊(duì)列中等待。
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;
}
到此這篇關(guān)于Java并發(fā)編程之淺談ReentrantLock的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java ReentrantLock內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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