章節目錄
- 什么是重入鎖
- 底層實現-如何實現重入
- 公平與非公平獲取鎖的區別與底層實現
1.什么是重入鎖
1.1 重入鎖的定義
重入鎖ReentrantLock，支持重入的鎖，表示一個線程對資源的重復加鎖。
1.2 重入鎖的特性
1.重進入
2.非/公平性獲取鎖
1.3 自定義同步器Mutex 的缺陷
當線程調用Mutex的lock()方法獲取鎖之后，再次調用lock()方法，該線程將會被
自己阻塞，原因是Mutex在實現tryAcquire(int acquires)方法時沒有考慮占有鎖
的線程再次獲取鎖的場景。
1.4 ReentrantLock & synchronized 關鍵字
1.synchronized 關鍵字支持隱式的重進入
2.ReentrantLock 在調用lock() 方法時，已經獲取到鎖的線程，能夠再次調用
lock()方法獲取到鎖而不被阻塞，即可支持重入
1.4 公平性獲取鎖
| 公平性 | 含義 |
|---|---|
| 公平性獲取鎖 | 在絕對時間上，先對鎖進行獲取請求的請求一定先被滿足，那么這個鎖就是公平的 |
| 非公平性獲取鎖 | 無上述限制 |
事實上 公平鎖機制往往沒有非公平性機制獲取鎖的效率高，因為會牽扯到頻繁的上下文切換，但公平鎖可以減少饑餓發生的概率，等待越久的請求越能得到優先滿足。
2. 底層實現-如何實現重入
重進入是指任意線程在獲取到鎖之后能夠再次獲取該鎖，而不被阻塞，改特性實現需要解決以下兩個問題：
- 線程再次獲取鎖
線程再次獲取鎖。鎖需要去識別獲取鎖的線程是否為當前占據鎖的線程，如果是，則再次成功獲取。 - 鎖的最終釋放
線程重復n次獲取了鎖，隨后在第n次釋放鎖，鎖的釋放要求鎖對于被獲取遞 增的次數進行遞減操作，當計數==0時表示鎖已經成功釋放。
2.1 可重入鎖的源碼
非公平性獲取同步狀態(鎖)的 nonfairTryAcquire() 方法
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;
}
該方法增加了再次獲取同步狀態的處理邏輯:通過判斷當前線程是否為獲取鎖的線程來決定獲取操作是否成功，如果是獲取鎖的線程的再次請求 則將同步狀態值計數器進行遞增并返回true，表示獲取同步狀態成功。
釋放同步狀態(鎖)
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;
}
如果該鎖被獲取了n次，那么前n-1此tryRelease(int release) 方法必須返回false，而只有同步狀態完全釋放了，才能返回true。
3.公平與非公平獲取鎖的區別與底層實現
3.1 公平性獲取鎖的底層實現
公平性獲取鎖即按照客觀時間順序，FIFO方式獲取同步狀態
具體源碼如下所示
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;
}
公平性獲取同步狀態的與非公平性獲取同步狀態的區別在于hasQueuedPredecessors()方法的使用，即加入了當前節點是否有前驅節點的判斷，如果該方法返回true,則表示有線程比當前線程更早的加入到同步隊列（更早的請求獲取鎖），因此需要等待前驅線程獲取并釋放鎖之后才能繼續獲取鎖。
非公平性獲取鎖的實現
- 公平性獲取鎖保證了鎖的獲取順序按照FIFO原則，不會出現線程“饑餓”的現象，但代價是進行大量的線程切換。
- 非公平性鎖雖然可能造成線程饑餓，但是有極少的線程切換，保證了其更大的吞吐量。
