Java并發(fā)編程，深入理解ReentrantLock
ReentrantLock簡介
ReentrantLock重入鎖勇蝙，是實(shí)現(xiàn)Lock接口的一個(gè)類沫勿，也是在實(shí)際編程中使用頻率很高的一個(gè)鎖， 支持重入性味混，表示能夠?qū)蚕碣Y源能夠重復(fù)加鎖产雹，即當(dāng)前線程獲取該鎖再次獲取不會(huì)被阻塞。 ReentrantLock還支持公平鎖和非公平鎖兩種方式翁锡。 那么蔓挖，要想完完全全的弄懂ReentrantLock的話， 主要也就是ReentrantLock同步語義的學(xué)習(xí)：
重入性的實(shí)現(xiàn)原理
公平鎖和非公平鎖
重入性的實(shí)現(xiàn)原理
要想支持重入性馆衔，就要解決兩個(gè)問題：
1. 在線程獲取鎖的時(shí)候瘟判，如果已經(jīng)獲取鎖的線程是當(dāng)前線程的話則直接再次獲取成功
由于鎖會(huì)被獲取n次怨绣，那么只有鎖在被釋放同樣的n次之后，該鎖才算是完全釋放成功
針對(duì)第一個(gè)問題荒适，我們來看看ReentrantLock是怎樣實(shí)現(xiàn)的梨熙， 以非公平鎖為例，判斷當(dāng)前線程能否獲得鎖為例刀诬，核心方法為nonfairTryAcquire(),源碼如下：
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
? ? final Thread current = Thread.currentThread();
? ? int c = getState();
? ? //1. 如果該鎖未被任何線程占有咽扇，該鎖能被當(dāng)前線程獲取
if (c == 0) {
? ? ? ? if (compareAndSetState(0, acquires)) {
? ? ? ? ? ? setExclusiveOwnerThread(current);
? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? }
? ? }
//2.若被占有，檢查占有線程是否是當(dāng)前線程
? ? else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 3. 再次獲取陕壹，計(jì)數(shù)加一
? ? ? ? int nextc = c + acquires;
? ? ? ? if (nextc < 0) // overflow
? ? ? ? ? ? throw new Error("Maximum lock count exceeded");
? ? ? ? setState(nextc);
? ? ? ? return true;
? ? }
? ? return false;
}復(fù)制代碼
為了支持重入性质欲，在第二步增加了處理邏輯，如果該鎖已經(jīng)被線程所占有了糠馆， 會(huì)繼續(xù)檢查占有線程是否為當(dāng)前線程嘶伟， 如果是的話，同步狀態(tài)加1返回true又碌，表示可以再次獲取成功九昧。每次重新獲取都會(huì)對(duì)同步狀態(tài)進(jìn)行加1的操作。
針對(duì)第二個(gè)問題毕匀，依然還是以非公平鎖為例铸鹰，核心方法為tryRelease，源碼如下：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
//1. 同步狀態(tài)減1
? ? int c = getState() - releases;
? ? if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
? ? ? ? throw new IllegalMonitorStateException();
? ? boolean free = false;
? ? if (c == 0) {
//2. 只有當(dāng)同步狀態(tài)為0時(shí)皂岔，鎖成功被釋放蹋笼，返回true
? ? ? ? free = true;
? ? ? ? setExclusiveOwnerThread(null);
? ? }
// 3. 鎖未被完全釋放，返回false
? ? setState(c);
? ? return free;
}復(fù)制代碼
重入鎖的釋放必須得等到同步狀態(tài)為0時(shí)鎖才算成功釋放躁垛，否則鎖仍未釋放剖毯。 如果鎖被獲取n次，釋放了n-1次教馆，該鎖未完全釋放返回false逊谋，只有被釋放n次才算成功釋放，返回true土铺。
公平鎖與非公平鎖
ReentrantLock支持兩種鎖：
公平鎖
非公平鎖
何謂公平性胶滋，是針對(duì)獲取鎖而言的，如果一個(gè)鎖是公平的舒憾，那么鎖的獲取順序就 應(yīng)該符合請(qǐng)求上的絕對(duì)時(shí)間順序镀钓，滿足FIFO穗熬。 ReentrantLock的無參構(gòu)造方法是構(gòu)造非公平鎖镀迂，源碼如下：
public ReentrantLock() {
? ? sync = new NonfairSync();
}復(fù)制代碼
ReentrantLock的有參構(gòu)造方法，傳入一個(gè)boolean值唤蔗，true時(shí)為公平鎖探遵，false時(shí)為非公平鎖窟赏，源碼如下：
public ReentrantLock(boolean fair) {
? ? sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}復(fù)制代碼
公平鎖的獲取，tryAcquire()方法箱季，源碼如下：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
? ? final Thread current = Thread.currentThread();
? ? int c = getState();
? ? if (c == 0) {
? ? ? ? if (!hasQueuedPredecessors() &&
? ? ? ? ? ? compareAndSetState(0, acquires)) {
? ? ? ? ? ? setExclusiveOwnerThread(current);
? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? }
? ? }
? ? else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
? ? ? ? int nextc = c + acquires;
? ? ? ? if (nextc < 0)
? ? ? ? ? ? throw new Error("Maximum lock count exceeded");
? ? ? ? setState(nextc);
? ? ? ? return true;
? ? }
? ? return false;
? }
}復(fù)制代碼
邏輯與nonfairTryAcquire基本上一致涯穷， 唯一的不同在于增加了hasQueuedPredecessors的邏輯判斷， 方法名就可知道該方法用來判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在同步隊(duì)列中是否有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的判斷藏雏，如果有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)說明有線程比當(dāng)前線程更早的請(qǐng)求資源拷况，根據(jù)公平性，當(dāng)前線程請(qǐng)求資源失敗掘殴。 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)沒有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的話赚瘦，才有做后面的邏輯判斷的必要性。 公平鎖每次都是從同步隊(duì)列中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取到鎖奏寨， 而非公平性鎖則不一定起意，有可能剛釋放鎖的線程能再次獲取到鎖。
公平鎖與非公平鎖的比較：
公平鎖每次獲取到鎖為同步隊(duì)列中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)病瞳，保證請(qǐng)求資源時(shí)間上的絕對(duì)順序揽咕， 而非公平鎖有可能剛釋放鎖的線程下次繼續(xù)獲取該鎖，則有可能導(dǎo)致其他線程永遠(yuǎn)無法獲取到鎖套菜，造成“饑餓”現(xiàn)象亲善。
公平鎖為了保證時(shí)間上的絕對(duì)順序，需要頻繁的上下文切換笼踩， 而非公平鎖會(huì)降低一定的上下文切換逗爹，降低性能開銷。因此嚎于，ReentrantLock默認(rèn)選擇的是非公平鎖掘而，則是為了減少一部分上下文切換，保證了系統(tǒng)更大的吞吐量于购。
