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Java中的ReentrantLock實(shí)現(xiàn)原理及代碼演示

更新時(shí)間：2024年01月13日 09:39:17 作者：java架構(gòu)師-太陽

這篇文章主要介紹了Java中的ReentrantLock實(shí)現(xiàn)原理及代碼演示,非公平鎖如果已經(jīng)進(jìn)入隊(duì)列,鏈表里面的線程是先進(jìn)先出,如果已經(jīng)釋放了鎖,在搶占鎖時(shí),鏈表里面的頭結(jié)點(diǎn)和還沒有入隊(duì)列的線程搶鎖,需要的朋友可以參考下

介紹

互斥鎖實(shí)現(xiàn)Lock接口并且最好在 finally 塊中釋放

公平鎖非公平鎖如果已經(jīng)進(jìn)入隊(duì)列，鏈表里面的線程是先進(jìn)先出,如果已經(jīng)釋放了鎖,在搶占鎖時(shí),鏈表里面的頭結(jié)點(diǎn)和還沒有入隊(duì)列的線程搶鎖

使用代碼

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
       Task task = new Task();
       for(int i = 0; i < 10; i++) {
          new Thread(task).start();
       }
    }
}
class Task implements Runnable {
    Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        lock.lock();
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("業(yè)務(wù)代碼");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

實(shí)現(xiàn)原理

采用AQS+CAS+LockSupport用來阻塞和喚醒線程)

ReentrantLock有三類內(nèi)部類，實(shí)現(xiàn)都在其內(nèi)部類Sync中，默認(rèn)是使用非公平鎖NonFairSync。

非公平鎖可提高效率，在可重入鎖時(shí)可以減少線程切換開銷?？梢酝ㄟ^構(gòu)造方法切換公平和非公平

Sync父類AbstractQueuedSynchronize(AQS) 此處的鎖具備synchronized功能，即可以阻塞一個(gè)線程。

為了實(shí)現(xiàn)一把具有阻塞或喚醒功能的鎖，需要幾個(gè)核心要素

(1) state變量，標(biāo)記鎖狀態(tài)。至少有兩個(gè)值0/1。對(duì)state的操作，使用CAS保證線程安全

AbstractQueuedSynchronizer類里有變量private volatile int state 記錄鎖狀態(tài)
state=0，沒有線程持有鎖，exclusiveOwnerThread=null
state=1，有一個(gè)線程持有鎖，exclusiveOwnerThread=該線程
state > 1，說明該線程重入了該鎖，等于幾就重入了幾次

(2) 需要記錄當(dāng)前是哪個(gè)線程持有鎖

AbstractOwnableSynchronizer里面有變量private transient Thread exclusiveOwnerThread;記錄鎖持有的線程

(3) 需要底層支持對(duì)一個(gè)線程進(jìn)行阻塞或喚醒操作

public native void unpark(Object thread); // 喚醒某一個(gè)線程
public native void park(boolean isAbsolute, long time); // 阻塞某一個(gè)線程實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程對(duì)另外一個(gè)線程的精準(zhǔn)喚醒
一般使用LockSupport的工具類,對(duì)上面兩個(gè)方法進(jìn)行了封裝
當(dāng)前線程中調(diào)用park()就會(huì)被阻塞另一個(gè)線程調(diào)用unpark(Thread t)傳入被阻塞線程就可喚醒阻塞在park()地方的線程

(4) 需要有一個(gè)隊(duì)列維護(hù)所有阻塞的線程。這個(gè)隊(duì)列也必須是線程安全的無鎖隊(duì)列，也需要使用CAS對(duì)隊(duì)列進(jìn)行增加或刪除

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer {
  // 雙向鏈表
  static final class Node {
  volatile Thread thread;  // 每個(gè)Node對(duì)應(yīng)一個(gè)被阻塞的線程
  volatile Node prev;      // 前一個(gè)
  volatile Node next;      // 后一個(gè)
 }
private transient volatile Node head;   // 頭
private transient volatile Node tail;   // 尾
}

阻塞隊(duì)列是整個(gè)AQS核心中的核心。如下圖所示，head指向雙向鏈表頭部，tail指向雙向鏈表尾部。入隊(duì)就是把新的Node加到tail后面，然后對(duì)tail進(jìn)行CAS操作；

出隊(duì)就是對(duì)head進(jìn)行CAS操作，把head向后移一個(gè)位置

在這里插入圖片描述

初始的時(shí)候，head=tail=NULL；然后，在往隊(duì)列中加入阻塞的線程時(shí)，會(huì)新建一個(gè)空的Node，讓head和tail都指向這個(gè)空Node；之后，在后面加入被阻塞的線程對(duì)象。

所以，當(dāng)head=tail的時(shí)候，說明隊(duì)列為空。

到此這篇關(guān)于Java中的ReentrantLock實(shí)現(xiàn)原理及代碼演示的文章就介紹到這了,更多相關(guān)ReentrantLock實(shí)現(xiàn)原理內(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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