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Android Lock鎖實(shí)現(xiàn)原理詳細(xì)分析

 更新時(shí)間:2023年02月17日 09:53:10   作者:守住Android最后的光  
這篇文章主要介紹了Android Lock鎖實(shí)現(xiàn)原理,Lock接口的實(shí)現(xiàn)類提供了比使用synchronized關(guān)鍵字更加靈活和廣泛的鎖定對(duì)象操作,而且是以面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行對(duì)象加鎖

Lock簡(jiǎn)介

Lock接口位于J.U.C下locks包內(nèi),其定義了Lock應(yīng)該具備的方法。

Lock 方法簽名:

  • void lock():獲取鎖(不死不休,拿不到就一直等)
  • boolean tryLock():獲取鎖(淺嘗輒止,拿不到就算了)
  • boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException:獲取鎖(過(guò)時(shí)不候,在一定時(shí)間內(nèi)拿不到鎖,就算了)
  • void lockInterruptibly() throws InterruptedException:獲取鎖(任人擺布,xxx)
  • void unlock():釋放鎖
  • Condition newCondition():獲得Condition對(duì)象

synchronized和lock的區(qū)別

  • synchronized是java關(guān)鍵字,是用c++實(shí)現(xiàn)的;而lock是用java類,用java可以實(shí)現(xiàn)
  • synchronized可以鎖住代碼塊,對(duì)象和類,但是線程從開(kāi)始獲取鎖之后開(kāi)發(fā)者不能進(jìn)行控制和了解;lock則用起來(lái)非常靈活,提供了許多api可以讓開(kāi)發(fā)者去控制加鎖和釋放鎖等等。

寫(xiě)個(gè)Demo

static Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         lock.lock();//其他沒(méi)拿到鎖的卡住不動(dòng)         Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("start to get lock Interruptibly");
                lock.unlock(); //看看會(huì)發(fā)生什么,注釋掉再看看
                lock.lock();
                System.out.println("拿到鎖");
                lock.unlock();
                System.out.println("釋放鎖");
            }
        });
        thread.start();         Thread.sleep(3000);
        lock.unlock();
    }

我們自己來(lái)手寫(xiě)一下lock接口的tryLock()、lock()和unLock()方法,實(shí)現(xiàn)我們自己的myLock。

public class MyLock implements Lock {
    //多并發(fā)調(diào)用  0-未占用 大于0-占用
    AtomicInteger state = new AtomicInteger();     Thread ownerThread = new Thread();     //等待鎖的隊(duì)列
    LinkedBlockingQueue<Thread> waiters = new LinkedBlockingQueue();     @Override
    public void lock() {
        if (!tryLock()) {  //先搶鎖,所以是非公平鎖
            //沒(méi)拿到鎖,放到隊(duì)列中去進(jìn)行排隊(duì)
            waiters.add(Thread.currentThread());
            //等待被喚醒
            for (; ; ) {
                if (tryLock()) {  //非公平鎖情況下,喚醒過(guò)來(lái)繼續(xù)獲取鎖
                    waiters.poll(); //獲取鎖成功把自己從隊(duì)列中取出來(lái)
                    return;
                } else    //獲取鎖失敗
                    LockSupport.park();  //線程阻塞
            }
        }
    }     @Override
    public boolean tryLock() {
        if (state.get() == 0) { //如果鎖沒(méi)被占用
            if (state.compareAndSet(0, 1)) {  //如果成功拿到鎖
                ownerThread = Thread.currentThread();   //占用鎖線程改為當(dāng)前線程
                return true;
            }
        }
        return false;
    }     @Override
    public void unlock() {         if (ownerThread != Thread.currentThread())  //占用鎖線程不是當(dāng)前線程無(wú)法釋放鎖
            throw new RuntimeException("非法調(diào)用,當(dāng)前鎖不屬于你");         if (state.decrementAndGet() == 0)  //如果成功釋放鎖
            ownerThread = null;  //占用鎖線程置空
        //通知其他線程
//        Thread thread = null;
//
//        while ((thread = waiters.peek()) != null)
//            LockSupport.unpark(thread);
        Thread thread = waiters.peek(); //獲取隊(duì)列頭部線程,線程還留在隊(duì)列中
        if (thread != null) {
            LockSupport.unpark(thread); //取消阻塞
        }
    }     @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return false;
    }     @Override
    public Condition newCondition() {
        return null;
    }     @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {     }
}

幾個(gè)注意點(diǎn):

  • 鎖的占用狀態(tài)state是AtomicInteger類型,底層原理是CAS,這是為了保證在多并發(fā)情況下線程安全問(wèn)題;
  • 當(dāng)線程1釋放鎖成功時(shí),獲取隊(duì)列頭部線程但并不取出,因?yàn)榉枪芥i模式下,隊(duì)列頭部線程不一定能獲取到鎖;
  • LockSupport的park()和unPark()方法是native方法,可以阻塞,喚醒線程;

Lock默認(rèn)是非公平鎖,上面實(shí)現(xiàn)的也是非公平鎖,小伙伴們可以試一試。

公平鎖和非公平鎖區(qū)別:

先等待先獲取鎖是公平鎖;先等待也不一定先獲取鎖,可能被突然到來(lái)的線程獲取到是非公平鎖;

公平鎖的實(shí)現(xiàn):

  @Override
    public void lock() {
       checkQueue();//線程來(lái)的時(shí)候先不獲取鎖,而是先檢查隊(duì)列中有沒(méi)有等待的線程,如果有,直接放入隊(duì)列,如果沒(méi)有,再去獲取鎖
        if (!tryLock()) {  //先搶鎖,所以是非公平鎖
            //沒(méi)拿到鎖,放到隊(duì)列中去進(jìn)行排隊(duì)
            waiters.add(Thread.currentThread());
            //等待被喚醒
            for (; ; ) {
                if (tryLock()) {  //非公平鎖情況下,喚醒過(guò)來(lái)繼續(xù)獲取鎖
                    waiters.poll(); //獲取鎖成功把自己從隊(duì)列中取出來(lái)
                    return;
                } else    //獲取鎖失敗
                    LockSupport.park();  //線程阻塞
            }
        }
    }

lock源碼

在閱讀源碼的成長(zhǎng)的過(guò)程中,有很多人會(huì)遇到很多困難,一個(gè)是源碼太多,另一方面是源碼看不懂。在閱讀源碼方面,我提供一些個(gè)人的建議:

  • 第一個(gè)是抓主舍次,看源碼的時(shí)候,很多人會(huì)發(fā)現(xiàn)源碼太長(zhǎng)太多,看不下去,這就要求我們抓住哪些是核心的方法,哪些是次要的方法。當(dāng)舍去次要方法,就會(huì)發(fā)現(xiàn)代碼精簡(jiǎn)和很多,會(huì)大大提高我們閱讀源碼的信心。
  • 第二個(gè)是不要死扣,有人看源碼會(huì)一行一行的死扣,當(dāng)看到某一行看不懂,就一直停在那里死扣,知道看懂為止,其實(shí)很多時(shí)候,雖然看不懂代碼,但是可以從變量名和方法名知道該代碼的作用,java中都是見(jiàn)名知意的。

接下來(lái)進(jìn)入閱讀lock的源碼部分,在lock的接口中,主要的方法如下:

public interface Lock {
    // 加鎖
    void lock();
    // 嘗試獲取鎖
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    // 解鎖
    void unlock();
}

在lock接口的實(shí)現(xiàn)類中,最主要的就是ReentrantLock,來(lái)看看ReentrantLocklock()方法的源碼:

    // 默認(rèn)構(gòu)造方法,非公平鎖
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
    // 構(gòu)造方法,公平鎖
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }
    // 加鎖
    public void lock() {
        sync.lock();
    }

在初始化lock實(shí)例對(duì)象的時(shí)候,可以提供一個(gè)boolean的參數(shù),也可以不提供該參數(shù)。提供該參數(shù)就是公平鎖,不提供該參數(shù)就是非公平鎖。

總結(jié)

  • lock的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu):一個(gè)int類型狀態(tài)值(用于鎖的狀態(tài)變更),一個(gè)雙向鏈表(用于存儲(chǔ)等待中的線程)
  • lock獲取鎖的過(guò)程:本質(zhì)上是通過(guò)CAS來(lái)獲取狀態(tài)值修改,如果當(dāng)場(chǎng)沒(méi)獲取到,會(huì)將該線程放在線程等待鏈表中。
  • lock釋放鎖的過(guò)程:修改狀態(tài)值,調(diào)整等待鏈表。

到此這篇關(guān)于Android Lock鎖實(shí)現(xiàn)原理詳細(xì)分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Android Lock鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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