ReentrantLock之非公平锁源码分析

　　本文分析的ReentrantLock所对应的Java版本为JDK8。

　　在阅读本文前，读者应该知道什么是CAS、自旋。

　　由于ReentrantLock的公平锁和非公平锁中有许多共同代码，本文只会对这两种锁的不同之处加以分析，所以如果读者对公平锁不熟的话，强烈建议先看我的上篇博客——ReentrantLock之公平锁源码分析。

本文大纲

　　1.ReentrantLock非公平锁简介
　　2.lock方法
　　3.unlock方法
　　4.公平锁与非公平锁的异同

1. ReentrantLock非公平锁简介

　　ReentrantLock是JUC（java.util.concurrent）包中Lock接口的一个实现类，它是基于AbstractQueuedSynchronizer（下文简称AQS）来实现锁的功能。ReentrantLock的内部类Sync继承了AbstractQueuedSynchronizer，Sync又有FairSync和NonFairSync两个子类。FairSync实现了公平锁相关的操作，NonFairSync实现了非公平锁相关的操作。它们之间的关系如下：

　　非公平锁的不公平之处主要体现在，对于一个新来的线程，它会直接去抢占锁，不理会锁是否已经被占用或者该锁的等待队列中已经有其它的等待线程，如果抢占失败再进入等待队列队尾。

　　下面这段代码展示了非公平锁的使用方法：

private final Lock lock = new ReentrantLock(); // 调用ReentrantLock的空参构造方法，默认创建非公平锁
 
public void method() {
     lock.lock();  // block until condition holds
     try {
       // ... method body
     } finally {
       lock.unlock();
     }
}

2. lock方法

　　ReentrantLock的lock方法调用了NonFairSync的lock方法：

public void lock() {
    sync.lock();
}

　　NonFairSync的lock方法：

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1)) // 注意！！！在非公平锁中，会先用CAS的方式去尝试更改锁的状态，即尝试去获取锁，不管锁是否被其他线程持有，也不理会等待队列中是否有等待的线程
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); // 获取锁成功，则将当前占有锁的线程设置为当前线程
    else
        acquire(1); // CAS获取锁失败，则进入acquire方法
}

　　acquire方法：

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) && // 这里将调用NonfairSync的tryAcquire方法
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) // 如果获取锁失败，执行acquireQueued方法，将把当前线程排入队尾
        selfInterrupt();
}

　　tryAcquire方法：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    return nonfairTryAcquire(acquires);
}

　　nonfairTryAcquire方法：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState(); // 获取锁的状态
    if (c == 0) { // 如果状态是0，表示锁没有被占用
        if (compareAndSetState(0, acquires)) { // 注意！！！在非公平锁中，这里不会判断队列中是否有等待的线程，非公平锁会直接去抢占锁
            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;
}

　　请注意上文的代码注释中有两个“注意！！！”，这两处就是公平锁和非公平锁的区别所在。

　　lock方法中，其它剩余的代码就和公平锁中的一样了，如果读者还需了解lock方法中后面的代码，请参见我的上篇博客。

3. unlock方法

　　和公平锁的unlock方法一样，请允许我偷个懒~ 还是参见我的上篇博客吧。

4. 公平锁与非公平锁的异同

在公平锁（FairSync）的lock方法中，会直接调用aquire方法；但是在非公平锁（NonfairSync）的lock方法中，会先采用CAS的方式去获取锁，不管是否有其他线程已经占有锁或者是否有其他线程在等待队列中。
公平锁（FairSync）调用的tryAcquire方法中，会先去检查等待队列中是否有等待的线程；但是在非公平锁（NonfairSync）调用的nonfairTryAcquire不会去检查等待队列。
无论公平锁还是非公平锁，对于排队中的线程，都能保证排在前面的线程一定比排在后面的线程优先获得锁。