参考ReentrantLock源码,实现一个排它锁

怎么搞:
state表示锁的状态,可以被获取,state>0表示锁正在被当前线程或者其他线程占用,获取锁采用cas将state设置为1,如果锁被当前线程占用,重入++state,如果获取不到锁,就将当前线程加入到等待队列中,在释放锁的时候,如果state=0,从队列中第一个等待的线程取获取锁。

实现如下:

public class MyLock implements Lock {

    //同步器
    public final Sync sync;

    //搞一个构造方法
    public MyLock() {
        this.sync = new Sync();
    }

    static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        /*
        锁状态定义
         */
        public volatile int state = 0;
        /*
        state内存偏移地址
         */
        private static final long stateOffset;
        /*
        引入魔法类,CAS操作
         */
        private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
        /*
        当前占用锁的线程
         */
        private volatile Thread ownerThread = null;
        /*
         队列头
         */
        public volatile Node head;

        /*
         队列尾
         */
        public volatile Node tail;
        /*
         队列头偏移量
         */
        private static final long headOffset;
        /*
         队列尾偏移量
         */
        private static final long tailOffset;

        public Sync() {
            head = new Node(null);
            tail = new Node(null);
            head.next = tail;
        }

        static {
            try {
                Field filed = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
                filed.setAccessible(true);
                UNSAFE = (Unsafe) filed.get(null);
                Class<?> o = Sync.class;
                stateOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(o.getDeclaredField("state"));
                headOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(o.getDeclaredField("head"));
                tailOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(o.getDeclaredField("tail"));
            } catch (Exception e) {
                throw new Error(e);
            }
        }

        //尝试获取锁
        @Override
        protected boolean tryAcquire(int arg) {
            //当前线程
            Thread thread = Thread.currentThread();
            //如果state是0,处于空闲,cas成功直接返回true
            if (state == 0) {
                if (compareAndSetStateV2(0, 1)) {
                    ownerThread = thread;
                    return true;
                }
            }
            //如果当前线程占用锁了,++state重入
            else if (thread == ownerThread) {
                //此处不需要cas,当前线程锁占用,state不会被其他线程修改,不存在线程安全问题
                ++state;
                return true;
            }
            //其他线程占用返回false
            return false;
        }

        //只有内存中的值与预期值i相同的时候,更新值为arg,原子操作
        private boolean compareAndSetStateV2(int i, int arg) {
            return UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, i, arg);
        }

        //尝试释放锁
        @Override
        protected boolean tryRelease(int arg) {
            //释放锁,通知队列中等待的线程获取锁
            if (state == 0) {
                ownerThread = null;
                Node next = head.next;
                if (null != next) {
                    next.nodeState = 1;
                    LockSupport.unpark(next.thread);
                }
            }
            return true;
        }

        public void lock(int arg) {
            //获取锁不成功,当前线程加入等待队列,等待被叫醒
            if (!tryAcquire(arg)) {
                addWaitQue();
            }
        }

        //快速入队
        private void addWaitQue() {
            //创建节点
            Node node = new Node(Thread.currentThread());
            addWaitTail(node);
            for (; ; ) {
                Node headNext = head.next;
                if (node.thread == headNext.thread && headNext.nodeState == 1) {
                    if (tryAcquire(1)) {
                        ownerThread = Thread.currentThread();
                        headNext.nodeState = 0;
                        head = headNext;
                        return;
                    }
                }
                LockSupport.park();
            }

        }

        //添加队尾
        private void addWaitTail(Node node) {
            for (; ; ) {
                Node last = tail;
                //如果尾节点中没有保存线程,保存当前线程到尾节点中
                if (null == last.thread) {
                    if (tail.casTailThread(null, Thread.currentThread())) {
                        break;
                    }
                }
                Node next = last.next;
                //尾节点中有线程,该节点添加到尾节点之后,并设置该节点为新尾节点
                if (null == next) {
                    if (tail.casNext(null, node)) {
                        tail = node;
                        break;
                    }
                }
            }
        }

        private void casTail(Node last, Node next) {
            UNSAFE.compareAndSwapObject(this, tailOffset, last, next);
        }

        public void unlock() {
            --state;
            tryRelease(1);
        }
    }

    /**
     * 内部节点类
     */
    static class Node {
        /**
         * 节点保存的线程
         */
        public Thread thread;
        /**
         * 下一个节点
         */
        public volatile Node next;
        /**
         * 节点的状态
         */
        public volatile int nodeState;
        /**
         * 引入UNSAFE对象,目的是使用其cas方法
         */
        private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
        /**
         * 下一个节点的内存偏移地址
         */
        private static final long nextOffset;

        /**
         * 保存的线程的内存偏移地址
         */
        private static final long threadOffsset;

        public Node(Thread thread) {
            this.thread = thread;
        }


        static {
            try {
                Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
                f.setAccessible(true);
                UNSAFE = (Unsafe) f.get(null);
                Class<?> k = Node.class;
                nextOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                        (k.getDeclaredField("next"));
                threadOffsset = UNSAFE.objectFieldOffset
                        (k.getDeclaredField("thread"));
            } catch (Exception e) {
                throw new Error(e);
            }
        }


        public boolean casNext(Object o, Node node) {
            return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, nextOffset, o, node);
        }

        public boolean casTailThread(Object o, Thread currentThread) {
            return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, threadOffsset, o, currentThread);
        }
    }


    @Override
    public void lock() {
        sync.lock(1);
    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {

    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return false;
    }

    @Override
    public void unlock() {
        sync.unlock();
    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return null;
    }
}
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