ReentrantLock是一个可重入的互斥锁,基于AQS实现,它具有与使用 synchronized 方法和语句相同的一些基本行为和语义,但功能更强大。

lock和unlock

ReentrantLock 中进行同步操作都是从lock方法开始。lock获取锁,进行一系列的业务操作,结束后使用unlock释放锁。

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void sync(){
lock.lock();
try {
// ... method body
} finally {
lock.unlock()
}
}

lock

ReentrantLock 中lock的实现是通过调用AQS的AbstractQueuedSynchronizer#acquire方法实现。

    public final void acquire(int arg) {
//尝试获取锁
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}

根据之前介绍的模板方法模式,对于锁的获取tryAcquire是在ReentrantLock中实现的。而非公平锁中的实际实现方法为nonfairTryAcquire。

ReentrantLock#nonfairTryAcquire

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;
}

在获取锁的逻辑中首先是尝试以cas方式获取锁,如果获取失败则表示锁已经被线程持有。

再判断持有该锁的线程是否为当前线程,如果是当前线程就将state的值加1,在释放锁是也需要释放多次。这就是可重入锁的实现。

如果持有锁的线程并非当前线程则这次加锁失败,返回false。加锁失败后将调用AbstractQueuedSynchronizer#acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)

首先会调用addWaiter方法将该线程入队。

private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
enq(node);
return node;
}

mode是指以何种模式的节点入队,这里传入的是Node.EXCLUSIVE(独占锁)。首先将当前线程包装为node节点。然后判断等待队列的尾节点是否为空,如果不为空则通过cas的方式将当前节点接在队尾。如果tail为空则执行enq方法。

AbstractQueuedSynchronizer#enq

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;
}
}
}
}

enq方法通过for(;;)无限循环的方式将node节点设置到等待队列的队尾(队列为空时head和tail都指向当前节点)。

综上可知addWaiter方法的作用是将竞争锁失败的节点放到等待队列的队尾。

等待队列中的节点也并不是什么都不做,这些节点也会不断的尝试获取锁,逻辑在acquireQueued中实现。

AbstractQueuedSynchronizer#acquireQueued

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}

可以看到该方法也是使用for(;;)无限循环的方式来尝试获取锁。首先判断当前节点是否为头结点的下一个节点,如果是则再次调用tryAcquire尝试获取锁。当然这个过程并不是一定不停进行的,这样的话多线程竞争下cpu切换也极耗费资源。

shouldParkAfterFailedAcquire会判断是否对当前节点进行阻塞,阻塞之后只有当unpark后节点才会继续假如争夺锁的行列。

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)
return true;
if (ws > 0) {
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}

判断一个节点是否需要被阻塞是通过该节点的前继节点的状态判断的。

如果前继节点状态为singal,则表示前继节点还在等待,当前节点需要继续被阻塞。返回true。

如果前继节点大于0,则表示前继节点为取消状态。取消状态的节点不参与锁的竞争,直接跳过。返回false。

如果前继节点时其他状态(0,PROPAGATE),不进行阻塞,表示当前节点需要重试尝试获取锁。返回false。

shouldParkAfterFailedAcquire方法如果返回true,表示需要将当前节点阻塞,阻塞方法为parkAndCheckInterrupt。

AbstractQueuedSynchronizer#parkAndCheckInterrupt

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}

阻塞是通过LockSupport进行阻塞,被阻塞的节点不参与锁的竞争(不在进行循环获取锁),只能被unpark后才继续竞争锁。

而被阻塞的节点要被释放则依赖于unlock方法。

unlock

ReentrantLock 中unlock的实现是通过调用AQS的AbstractQueuedSynchronizer#release方法实现。

    public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}

release调用tryRelease方法,tryRelease是在ReentrantLock中实现。

ReentrantLock#tryRelease

    protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}

tryRelease方法逻辑很简单,首先减去releases(一般为1)表示释放一个锁,如果释放后state=0表示释放锁成功,后续等待的节点可以获取该锁了。如果state!=0则表示该锁为重入锁,需要多次释放。

当释放锁成功后(state=0),会对头结点的后继节点进行unpark。

AbstractQueuedSynchronizer#unparkSuccessor

private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
Node s = node.next;
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);
}

unparkSuccessor见名知意适用于接触后面节点的阻塞状态。整个方法的逻辑就是找到传入节点的后继节点,将其唤醒(排除掉状态为cancel即waitStatus > 0的节点)。

公平锁和非公平锁

ReentrantLock的构造方法接受一个可选的公平参数。当设置为 true 时,在多个线程的竞争时,倾向于将锁分配给等待时间最长的线程。

public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

在多个锁竞争统一资源的环境下,AQS维护了一个等待队列,未能获取到锁的线程都会被挂到该队列中。如果使用公平锁则会从队列的头结点开始获取该资源。

而根据代码在公平锁和非公平锁的实现的差别仅仅在于公平锁多了一个检测的方法。

公平锁

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
//...
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() //!hasQueuedPredecessors()便是比非公平锁多出来的操作
&& compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
//...
return false;
}

hasQueuedPredecessors()

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());
}

方法逻辑很简单,就是如果等待队列还有节点并且排在首位的不是当前线程所处的节点返回true表示还有等待更长时间的节点。需要等这部分节点获取资源后才能获取。

ReentrantLock是如何基于AQS实现的的更多相关文章

  1. 聊聊ReentrantLock基于AQS的公平锁和非公平锁的实现区别

    ReentrantLock锁的实现是基于AQS实现的,所以先简单说下AQS: AQS是AbstractQueuedSynchronizer缩写,顾名思义:抽象的队列同步器,它是JUC里面许多同步工具类 ...

  2. JAVA并发-基于AQS实现自己的显示锁

    一.了解什么是AQS 原文链接:http://www.studyshare.cn/blog-front/blog/details/1131 AQS是AbstractQueuedSynchronizer ...

  3. 基于AQS实现的Java并发工具类

    本文主要介绍一下基于AQS实现的Java并发工具类的作用,然后简单谈一下该工具类的实现原理.其实都是AQS的相关知识,只不过在AQS上包装了一下而已.本文也是基于您在有AQS的相关知识基础上,进行讲解 ...

  4. Java并发——结合CountDownLatch源码、Semaphore源码及ReentrantLock源码来看AQS原理

    前言: 如果说J.U.C包下的核心是什么?那我想答案只有一个就是AQS.那么AQS是什么呢?接下来让我们一起揭开AQS的神秘面纱 AQS是什么? AQS是AbstractQueuedSynchroni ...

  5. 老板让只懂Java基本语法的我,基于AQS实现一个锁

    10 点整,我到了公司,又成为全组最后一个到的员工. 正准备刷刷手机摸摸鱼,看见老板神秘兮兮地走了过来. 老板:闪客呀,你写个工具,基于 AQS 实现一个锁,给咱们组其他开发用 我:哦好的 老板:你多 ...

  6. 深度分析ReentrantLock源码及AQS源码,从入门到入坟,建议先收藏!

    一.ReentrantLock与AQS简介 在Java5.0之前,在协调对共享对象的访问时可以使用的机制只有synchronized和volatile.Java5.0增加了一种新的机制:Reentra ...

  7. canal源码之BooleanMutex(基于AQS中共享锁实现)

    在看canal源码时发现一个有趣的锁实现--BooleanMutex 这个锁在canal里面多处用到,相当于一个开关,比如系统初始化/授权控制,没权限时阻塞等待,有权限时所有线程都可以快速通过 先看它 ...

  8. 基于AQS的锁

    锁分为独占锁和共享锁,它们的主要实现都是依靠AbstractQueuedSynchronizer,这个类只提供一系列公共的方法,让子类来调用.基于我了解不深,从这个类的属性,方法,和独占锁的获取方式去 ...

  9. 基于AQS自己实现一个同步器

    前面说了这个多,我们可以自己尝试实现一个同步器,我们可以简单的参考一下ReentrantLock这个类的实现方式,我们就简单的实现一个不可重入的独占锁吧! 一.简单分析ReentrantLock的结构 ...

随机推荐

  1. J2EE相关概念,EJB/JNDI/JMS/RMI等

    J2EE 四层模型 J2EE的核心API.组件.相关概念 JDBC(Java Database Connectivity) JNDI(Java Name and Directory Interface ...

  2. 单例模式--java代码实现

    单例模式 单例模式,顾名思义,在程序运行中,实例化某个类时只实例化一次,即只有一个实例对象存在.例如在古代,一个国家只能有一个皇帝,在现代则是主席或总统等. 在Java语言中单例模式有以下实现方式 1 ...

  3. asp.net core系列 49 Identity 授权(上)

    一.概述 授权是指用户能够访问资源的权限,如页面数据的查看.编辑.新增.删除.导出.下载等权限.ASP.NET Core 授权提供了多种且灵活的方式,包括:Razor pages授权约定.简单授权.R ...

  4. 使用docker-compose 一键部署你的分布式调用链跟踪框架skywalking

    一旦你的程序docker化之后,你会遇到各种问题,比如原来采用的本地记日志的方式就不再方便了,虽然你可以挂载到宿主机,但你使用 --scale 的话,会导致 记录日志异常,所以最好的方式还是要做日志中 ...

  5. javascript入门篇(六、正则表达式)

    JavaScript 正则表达式 正则表达式是由一个字符序列形成的搜索模式.当你在文本中搜索数据时,你可以用搜索模式来描述你要查询的内容. 正则表达式可以是一个简单的字符,或一个更复杂的模式.正则表达 ...

  6. Docker最全教程之Python爬网实战(二十一)

    Python目前是流行度增长最快的主流编程语言,也是第二大最受开发者喜爱的语言(参考Stack Overflow 2019开发者调查报告发布).笔者建议.NET.Java开发人员可以将Python发展 ...

  7. python之循序渐进学习装饰器

    python装饰器的定义:在代码运行期间在不改变原函数定义的基础上,动态给该函数增加功能的方式称之为装饰器(Decorator) 装饰器的优点和用途: 1. 抽离出大量函数中与函数功能本身无关的的雷同 ...

  8. Visual Studio动态生成版权信息

    Visual Studio动态生成版权信息 VS2008 1.1,类文件模板:在安装目录打开CS模板文件夹(D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio ...

  9. [PHP]引用返回与节省内存

    PHP中的引用是什么:1.在 PHP 中引用意味着用不同的名字访问同一个变量内容2.引用可以被看作是 Unix 文件系统中的硬链接. 3.使用unset的话,只是删除他这个名字自身对内容的引用,并没有 ...

  10. 使用工厂模式解耦和IoC思想

    使用工厂模式解耦. 一.需求场景: 某一层功能需要改动,但其他层代码不变 实现类1:MyDaoImpl查询自己的数据库. ====改为====> 实现类2:MyDaoImpl2从其它地址得到数据 ...