前言
JDK给我们提供了可重入锁ReentrantLock
,下面我就对它的可重入这一机制进行描述。
开始
使用ReentrantLock
,如下就是一个很简单的例子。
static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
static class Task implements Runnable {
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread());
lock.unlock();
}
}
开始学习并发包的时候我一直很奇怪它为什么叫重入锁,原来是可以执行lock()
方法多次,要释放该锁,lock()
方法执行了几次就要执行unlock()
方法几次。
但是这又是怎么实现的呢?
细究
在lock()
方法中,我们可以看到,实际上执行上锁操作的是这个sync
对象。
Sync
是一个抽象类,它的lock()
方法是一个抽象方法,交给子类去实现,Sync
有两种实现类,一个是FairSync
,另一个是NonfairSync
,这就是我们经常说的公平锁和非公平锁。为了更好地去比较这两种实现方式,先分析公平锁。
FairSync
FairSync
直接调用了acquire(1)
方法,这实际上就是要对AQS类中定义的state属性进行+1操作,而且根据继承关系,FairSync
和NonFairSync
都算是AQS在
acquire(int)
方法里面,首先会尝试去获取锁,也就是执行tryAcquire(int)
方法,根据短路效应,如果获取锁成功,tryAcquire(int)
将会返回true,取反就是false,那么if语句里边的acquireQueued(Node)
方法将不会执行,自此,lock操作语句执行成功,拿到锁的线程将会越过该lock语句走到临界区。tryAcquire(int)
方法在FairSync里边已经重写了,如下。
先尝试tryAcquire
在该方法中,首先应该拿到当前的
state
,如果state
为0,也就是锁没有被任何线程占用,首先判断在等待队列(也就是CLH队列)中没有其他线程在当前线程前面等待(!hasQueuedPredecessors()
)没有的话就用CAS将state设置成acquire
,其实就是1。最后,把占有该锁的线程标识为当前的线程(setExclusiveOwnerThread(current);
),又是一个短路操作,设置的还是很巧妙。然后,else if语句表示的意思是,如果有线程已经占有了该锁,那么判断当前尝试的线程是不是拥有该锁的线程,如果是的话,
state+1
。最后,上述两种情况都没满足,获取失败,返回false。
再附上相关的两个方法的代码
上面就是涉及到的方法,排队的原理很简单,在CLH队头的线程就是有资格竞争锁的线程了,因为它能够执行接下来置换
state
属性的CAS操作。
tryAcquire失败了
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
如若尝试失败了,那就把该线程加入CLH等待队列中了。也就是执行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
方法。
我们先来看addWaiter(Node)
方法。
这里实际上就是向CLH队尾加入一个等待线程,因为是在多线程的情况下,需要用CAS置换成新的tail。
在
enq(Node)
方法中,使用了懒加载的模式,也就是说,如果tail
是null
,就新建一个Node
,然后CAS置换成新的Head之后,把head给tail,初始化就完成了。初始化完成之后,就到了else分支中,也同样是CAS置换tail指针,最后用返回原先的节点跳出了死循环。但在
addWaiter
方法中,返回的是新加入的节点。我们已经入队了,公平锁嘛,接下来不就是排队咯。
CLH队列使用了自旋锁的一些机制,所以代码中会有一个死循环,就像刚才说的,在队头的线程有资格去竞争(contend)锁,也就是
p == head && tryAcquire(arg)
语句了,竞争成功了,前任走了,自然就有if大括号里的语句了。
NonfairSync
与公平锁不同的是,非公平锁会事先去抢占锁,野蛮的进行插队,也就是率先执行的CAS置换state属性的操作,抢占没成功,这下老实了,才开始用公平锁一样的方法去获得锁。
但是非公平锁可不是那么老实的,它自己的尝试还是跟公平锁有区别的,也就是上图我划出的地方,他没有判断当前线程是否位于队头。这就是它们俩的区别了。
释放锁
刚刚是+1,释放锁当然就是-1了,当然还要注意操作的线程是不是获取了该锁的线程,如果减到了0,那这个锁就没主人了。
结尾
ReentranLock
通过对state
属性进行加减操作实现可重入的功能,对获取不到锁的线程进行了自旋操作。当然,我只描述我看的有思路的,这个类还有很多地方值得我们学习。