什么是重入鎖
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
ReenTrantLock獨(dú)有的能力:
1.??????ReenTrantLock可以指定是公平鎖還是非公平鎖归形。而synchronized只能是非公平鎖雳旅。所謂的公平鎖就是先等待的線程先獲得鎖征炼。
2.??????ReenTrantLock提供了一個(gè)Condition(條件)類捷绑,用來(lái)實(shí)現(xiàn)分組喚醒需要喚醒的線程們,而不是像synchronized要么隨機(jī)喚醒一個(gè)線程要么喚醒全部線程劫谅。
3.??????ReenTrantLock提供了一種能夠中斷等待鎖的線程的機(jī)制见坑,通過(guò)lock.lockInterruptibly()來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制。
非重入鎖
當(dāng)A方法獲取鎖去鎖住一段需要做原子性操作的B方法時(shí)捏检,如果這段B方法又需要鎖去做原子性操作荞驴,那么A方法就必定要與B方法出現(xiàn)死鎖。這種會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的重入一把鎖的情況未檩,叫不可重入鎖戴尸。
lock的過(guò)程:
? ?首先嘗試獲取資源,如果當(dāng)前狀態(tài)為0冤狡,表示沒(méi)有線程占有鎖孙蒙,設(shè)置該線程為獨(dú)占模式,使用CAS設(shè)置狀態(tài)悲雳,否則如果當(dāng)前線程和獨(dú)占線程是一個(gè)線程挎峦,修改狀態(tài)值,否則返回false合瓢。
? 若獲取資源失敗坦胶,則通過(guò)addWaiter <-(aqs)方法創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)并放在CLH隊(duì)列的尾部。head tail未初始化會(huì)創(chuàng)建虛擬節(jié)點(diǎn)同時(shí)指向
為什么 AQS 需要一個(gè)虛擬 head 節(jié)點(diǎn)
每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要設(shè)置前置Node 的 waitStatus? 狀態(tài)(這個(gè)狀態(tài)為是為了保證數(shù)據(jù)一致性)晴楔,防止重復(fù)釋放操作顿苇。而第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是沒(méi)有前置節(jié)點(diǎn)的,所以需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)税弃。
? 逐步去執(zhí)行CLH隊(duì)列中的線程纪岁,當(dāng)前線程會(huì)公平性的阻塞一直到獲取鎖為止,返回線程在等待的過(guò)程中還是否中斷過(guò)则果。
unlock的過(guò)程
一次unlock操作需要修改狀態(tài)位幔翰,然后喚醒節(jié)點(diǎn)漩氨。整個(gè)釋放操作也是使用unpark()來(lái)喚醒隊(duì)列最前面的節(jié)點(diǎn)。其實(shí)lock中比較重要的也就是lock和release遗增,它們又和AQS聯(lián)系緊密叫惊,下面會(huì)單獨(dú)談?wù)凙QS的重要方法。
Condition的await和signal
wait和notify/notify VS await和signal
Condition能夠支持不響應(yīng)中斷做修,而通過(guò)使用Object方式不支持霍狰;
Condition能夠支持多個(gè)等待隊(duì)列(new 多個(gè)Condition對(duì)象),而Object方式只能支持一個(gè)缓待;
Condition能夠支持超時(shí)時(shí)間的設(shè)置蚓耽,而Object不支持
對(duì)標(biāo)Object的wait方法
void await() throws InterruptedException:當(dāng)前線程進(jìn)入等待狀態(tài),如果其他線程調(diào)用condition的signal或者signalAll方法并且當(dāng)前線程獲取Lock從await方法返回旋炒,如果在等待狀態(tài)中被中斷會(huì)拋出被中斷異常;
long awaitNanos(long nanosTimeout):當(dāng)前線程進(jìn)入等待狀態(tài)直到被通知签杈,中斷或者超時(shí)瘫镇;
boolean await(long time, TimeUnit unit)throws InterruptedException:同第二種,支持自定義時(shí)間單位
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException:當(dāng)前線程進(jìn)入等待狀態(tài)直到被通知答姥,中斷或者到了某個(gè)時(shí)間
對(duì)標(biāo)Object的notify/notifyAll方法
void signal():?jiǎn)拘岩粋€(gè)等待在condition上的線程铣除,將該線程從等待隊(duì)列中轉(zhuǎn)移到同步隊(duì)列中,如果在同步隊(duì)列中能夠競(jìng)爭(zhēng)到Lock則可以從等待方法中返回鹦付。
void signalAll():與1的區(qū)別在于能夠喚醒所有等待在condition上的線程
如圖所示尚粘,ConditionObject是AQS的內(nèi)部類,因此每個(gè)ConditionObject能夠訪問(wèn)到AQS提供的方法敲长,相當(dāng)于每個(gè)Condition都擁有所屬同步器的引用郎嫁。
調(diào)用condition.await方法的線程必須是已經(jīng)獲得了lock,也就是當(dāng)前線程是同步隊(duì)列中的頭結(jié)點(diǎn)祈噪。調(diào)用該方法后會(huì)使得當(dāng)前線程所封裝的Node尾插入到等待隊(duì)列中泽铛。
如圖,線程awaitThread先通過(guò)lock.lock()方法獲取鎖成功后調(diào)用了condition.await方法進(jìn)入等待隊(duì)列辑鲤,而另一個(gè)線程signalThread通過(guò)lock.lock()方法獲取鎖成功后調(diào)用了condition.signal或者signalAll方法盔腔,使得線程awaitThread能夠有機(jī)會(huì)移入到同步隊(duì)列中,當(dāng)其他線程釋放lock后使得線程awaitThread能夠有機(jī)會(huì)獲取lock月褥,從而使得線程awaitThread能夠從await方法中退出執(zhí)行后續(xù)操作弛随。如果awaitThread獲取lock失敗會(huì)直接進(jìn)入到同步隊(duì)列。
// 線程已被取消
? ? static final int CANCELLED =? 1;
? ? // 當(dāng)前線程的后繼線程需要被unpark(喚醒)
? ? // 一般發(fā)生情況是:當(dāng)前線程的后繼線程處于阻塞狀態(tài)宁赤,而當(dāng)前線程被release或cancel掉舀透,因此需要喚醒當(dāng)前線程的后繼線程。
? ? static final int SIGNAL? ? = -1;
? ? // 在Condition休眠狀態(tài)礁击,在等待Condition喚醒
? ? static final int CONDITION = -2;
? ? // (共享鎖)其它線程獲取到“共享鎖”盐杂,對(duì)應(yīng)的waitStatus的值
? ? static final int PROPAGATE = -3;
volatile int waitStatus;
---------------------
/**
? ? * 這個(gè)方法也就是lock()方法的關(guān)鍵方法逗载。tryAcquire獲得資源,返回true链烈,直接結(jié)束厉斟。若未獲取資源,新建一個(gè)節(jié)點(diǎn)插入隊(duì)尾强衡,
*addWaiter用于添加節(jié)點(diǎn),也就是把當(dāng)前線程對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)插入CLH隊(duì)列的尾部擦秽。
? ? * @param arg the acquire argument.? This value is conveyed to
? ? *? ? ? ? {@link #tryAcquire} but is otherwise uninterpreted and
? ? *? ? ? ? can represent anything you like.
? ? */
? ? public final void acquire(int arg) {
? ? ? ? if (!tryAcquire(arg) &&//獲取資源立刻結(jié)束
? ? ? ? ? ? acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))//沒(méi)有被中斷過(guò),也結(jié)束
? ? ? ? ? ? selfInterrupt();
? ? }
---------------------
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()) { //判斷是否持有鎖的是自己,重入
? ? ? ? ? ? ? ? int nextc = c + acquires;
? ? ? ? ? ? ? ? if (nextc < 0)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? throw new Error("Maximum lock count exceeded");
? ? ? ? ? ? ? ? setState(nextc);
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return false;
? ? ? ? }
---------------------
? * 非公平鎖
? ? */
? ? static final class NonfairSync extends Sync {
? ? ? ? private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
? ? ? ? /**
? ? ? ? * Performs lock.? Try immediate barge, backing up to normal
? ? ? ? * acquire on failure.
? ? ? ? */
? ? ? ? final void lock() {
? ? ? ? ? ? if (compareAndSetState(0, 1))//CAS設(shè)置當(dāng)前為0 的時(shí)候上鎖
? ? ? ? ? ? ? ? setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? acquire(1);//否則嘗試獲得鎖漩勤。
? ? ? ? }
? ? ? ? protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
? ? ? ? ? ? return nonfairTryAcquire(acquires);
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 公平鎖
? ? */
? ? static final class FairSync extends Sync {
? ? ? ? private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
? ? ? ? final void lock() {
? ? ? ? ? ? acquire(1);
? ? ? ? }
? ? ? ? /**
? ? ? ? *
? ? ? ? */
? ? ? ? protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
? ? ? ? ? ? final Thread current = Thread.currentThread();
? ? ? ? ? ? int c = getState();
? ? ? ? ? ? if (c == 0) {
? ? ? ? ? ? ? ? if (!hasQueuedPredecessors() &&
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? compareAndSetState(0, acquires)) {//沒(méi)有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)并且CAS設(shè)置成功
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setExclusiveOwnerThread(current);//設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占線程
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {//這里和非公平鎖類似
? ? ? ? ? ? ? ? int nextc = c + acquires;
? ? ? ? ? ? ? ? if (nextc < 0)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? throw new Error("Maximum lock count exceeded");
? ? ? ? ? ? ? ? setState(nextc);
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return false;
? ? ? ? }
? ? }