詳解java并發(fā)之重入鎖-ReentrantLock
前言
目前主流的鎖有兩種，一種是synchronized，另一種就是ReentrantLock，JDK優(yōu)化到現(xiàn)在目前為止synchronized的性能已經(jīng)和重入鎖不分伯仲了，但是重入鎖的功能和靈活性要比這個(gè)關(guān)鍵字多的多，所以重入鎖是可以完全替代synchronized關(guān)鍵字的。下面就來介紹這個(gè)重入鎖。
正文
ReentrantLock重入鎖是Lock接口里最重要的實(shí)現(xiàn)，也是在實(shí)際開發(fā)中應(yīng)用最多的一個(gè)，我這篇文章更接近實(shí)際開發(fā)的應(yīng)用場景，為開發(fā)者提供直接上手應(yīng)用。所以不是所有方法我都講解，有些冷門的方法我不會(huì)介紹或一句帶過。
一、首先先看聲明一個(gè)重入鎖需要使用到那幾個(gè)構(gòu)造方法
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
推薦聲明方式
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); private static ReentrantLock locka = new ReentrantLock();
重點(diǎn)說明：
ReentrantLock提供了兩個(gè)構(gòu)造方法，對應(yīng)兩種聲明方式。
第一種聲明的是公平鎖，所謂公平鎖，就是按照時(shí)間先后順序，使先等待的線程先得到鎖，而且，公平鎖不會(huì)產(chǎn)生饑餓鎖，也就是只要排隊(duì)等待，最終能等待到獲取鎖的機(jī)會(huì)。
第二種聲明的是非公平鎖，所謂非公平鎖就和公平鎖概念相反，線程等待的順序并不一定是執(zhí)行的順序，也就是后來進(jìn)來的線程可能先被執(zhí)行。
ReentrantLock默認(rèn)是非公平鎖，因?yàn)椋汗芥i實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)先出的公平性，但是由于來一個(gè)線程就加入隊(duì)列中，往往都需要阻塞，再由阻塞變?yōu)檫\(yùn)行，這種上下文切換是非常好性能的。非公平鎖由于允許插隊(duì)所以，上下文切換少的多，性能比較好，保證的大的吞吐量，但是容易出現(xiàn)饑餓問題。所以實(shí)際生產(chǎn)也是較多的使用非公平鎖。
非公平鎖調(diào)用的是NonfairSync方法。
二、加入鎖之后lock方法到底是怎么處理的（只講非公平鎖）
剛才我們說如果是非公平鎖就調(diào)用NonfairSync方法，那我們就來看看這個(gè)方法都做來什么。
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))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
重點(diǎn)說明：
讀前先知：ReentrantLock用state表示“持有鎖的線程已經(jīng)重復(fù)獲取該鎖的次數(shù)”。當(dāng)state（下文用狀態(tài)二子代替）等于0時(shí)，表示當(dāng)前沒有線程持有鎖）。
第一步調(diào)用compareAndSetState方法，傳了第一參數(shù)是期望值0，第二個(gè)參數(shù)是實(shí)際值1，當(dāng)前這個(gè)方法實(shí)際是調(diào)用了unsafe.compareAndSwapInt實(shí)現(xiàn)CAS操作的，也就是上鎖之前狀態(tài)必須是0，如果是0調(diào)用setExclusiveOwnerThread方法
private transient Thread exclusiveOwnerThread;
protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {
exclusiveOwnerThread = thread;
}
可以看出setExclusiveOwnerThread就是線程設(shè)置為當(dāng)前線程，此時(shí)說明有一名線程已經(jīng)拿到了鎖。大家都是CAS有三個(gè)值，如果舊值等于預(yù)期值，就把新值賦予上，所以當(dāng)前線程得到了鎖就會(huì)把狀態(tài)置為1。
第二步是compareAndSetState方法返回false時(shí)，此時(shí)調(diào)用的是acquire方法，參數(shù)傳1
tryAcquire（）方法實(shí)際是調(diào)用了nonfairTryAcquire（）方法。
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
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;
}
注釋上說的很明白，請求獨(dú)占鎖，忽略所有中斷，至少執(zhí)行一次tryAcquire，如果成功就返回，否則線程進(jìn)入阻塞--喚醒兩種狀態(tài)切換中，直到tryAcquire成功。詳情見鏈接tryAcquire()、addWaiter()、acquireQueued()挨個(gè)分析。
好，到日前為止大家清楚了lock（）方法到調(diào)用過程，清楚了，為什么只有得到鎖的當(dāng)前線程才可以執(zhí)行，沒有得到的會(huì)在隊(duì)列里不停的利用CAS原理試圖得到鎖，CAS很高效，也就是，為什么ReentrantLock比synchronized高效的原因，缺點(diǎn)是很浪費(fèi)cpu資源。
三、所有線程都執(zhí)行完畢后調(diào)用unlock（）方法
unlock()方法是通過AQS的release(int)方法實(shí)現(xiàn)的，我們可以看一下：
public void unlock() {
sync.release(1);
}
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
tryRelease()是由子類實(shí)現(xiàn)的，我們來看一下ReentrantLock中的Sync對它的實(shí)現(xiàn)：
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;
}
先通過getState獲得狀態(tài)標(biāo)識，如果這個(gè)標(biāo)識和要釋放的數(shù)量相等，就會(huì)把當(dāng)前占有鎖的線程設(shè)置為null，實(shí)現(xiàn)鎖的釋放，然后返回true，否則把狀態(tài)標(biāo)識減去releases再返回false。
以上所述是小編給大家介紹的java并發(fā)之重入鎖-ReentrantLock詳解整合，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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