J.U.C--locks--ReentrantLock

╰+攻爆jí腚メ 2022-07-11 13:14 170阅读 0赞

> 在JDK5之前对共享变量的访问只有synchronized和volatile。在JDK5.0之后增加了显示锁ReentrantLock(可重入锁、独占锁)。需要注意的是，ReentrantLock并不是用来替代synchronized的，而是作为一种高级主题，在内置加锁机制synchronized不适用时作为一个可选的高级主题。

# 1. Lock接口 #

Lock是一个显示锁的接口，ReentrantLock就是Lock的一个实现类。Lock接口中定义了一组抽象的加锁操作。与内置的synchronized加锁操作不同，Lock提供：  
1. 无条件的  
2. 可轮询的；  
3. 定时的；  
4. 可中断的锁；  
Lock的所有加锁和解锁都是显式的。Lock的实现类必须提供与内部锁相同的内存可见性原语。但是可以在一下方面不同:  
1. 加锁语义；  
2. 调度算法；  
3. 顺序保证；  
4. 性能特性。

下面贴出Lock接口的函数:

void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();

# 2. ReentrantLock #

首先我们需要明确的一点是ReentrantLock的实现全部是基于同步器，也就是AQS这个类。ReentrantLock的所有核心方法都是通过AQS框架实现。

> ReentrantLock实现了Lock接口并提供了与synchronized相同的互斥性和内存可见性。在获取ReentrantLock锁时有着与进入同步代码块相同的内存语义；在释放ReentrantLock锁时有着与退出同步代码块相同的内存语义；此外还提供了可重入的加锁语义。

下面给出一个Lock的标准使用形式:

Lock lock = new ReentrantLock();
    ...
    lock.lock();
    try{
        //更新对象状态
        //捕获异常
    } finally{
        lock.unlock();
    }

切记，必须在finally块中释放掉Lock，否则，如果在try块中抛出了异常，这个锁就永远不能被释放了。

## 1. ReentrantLock的属性 ##

ReentrantLock类里面只有一个属性，也就是一个Sync变量，Sync这是一个内部类，继承于AbstractQueuedSynchronizer。

/** 同步器提供了所有的实现机制 */
    private final Sync sync;

## 2. ReentrantLock的类继承图， ##

![这里写图片描述][SouthEast]

## 3. ReentrantLock的构造器 ##

ReentrantLock有两个构造器，无参和带参的构造器；

public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
    
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

无参的构造器默认的是new一个非公平的锁。带参的构造器可以可以通过指定布尔类型的参数确定new公平的或则是不公平的锁。  
这里的公平是指:  
1. 公平的锁: 线程将按照它们发出的请求顺序来获得锁；  
2. 非公平的锁: 允许”插队”，当一个线程请求非公平的锁时，如果在发出请求的同时，该锁的状态变成了可用，那么该线程将跳过队列中所有等待线程并获得锁。这样就避免了线程的切换。

## 4. 内部类 ##

上面说了ReentrantLock是基于AQS实现的，在ReentrantLock内部中也只定义了一个属性：Sync的一个实例。其实Sync就是ReentrantLock内部继承于AQS的类。Sync又有两个实现子类：公平锁FairSync和非公平锁NonfairSync。其继承管理如下图：  
![这里写图片描述][SouthEast 1]

从构造器我们也可以知道，ReentrantLock实际上默认使用的是NonfairSync，通过指定也可以使用FairSync。

在这两个类中都只有两个重载的方法：  
lock()方法和tryAcquire(int acquires)方法。如下图：  
![这里写图片描述][SouthEast 2]

## 5. 重点方法： ##

这里只分析加锁和释放锁两个方法：

lock()
    unlock()

## 1）ReentrantLock.lock()方法 ##

在ReentrantLock类中的lock()方法很简单，直接调用了同步器Sync的lock()方法，源码如下：

public void lock() {
        sync.lock();
    }

我们直接看Sync中的lock()方法，通过构造器我们可知，我们使用的同步器默认是NonfairSync，也可以通过指定也可以使用FairSync。我们就把这两个类中的 lock()函数源码给出做个对比：

//NonfairSync类中
    final void lock() {
        //首先让当前线程获取锁
        if (compareAndSetState(0, 1))
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        else//当前线程获取锁失败之后再从同步队列中取出线程来获取锁
            acquire(1);
    }
    
    //FairSync类中
    final void lock() {
        acquire(1);
    }

逻辑分析：  
（1)NonfairSync非公平锁中，由源码可知他不是按照请求顺序来给线程分配锁的，而是允许”插队”，当一个线程请求非公平的锁时，如果在发出请求的同时，该锁的状态变成了可用，那么该线程将跳过队列中所有等待线程并获得锁，这样就避免了线程的切换。

对于当前线程获取锁：如果锁可用，通过维护AQS中的state属性，通过CAS设置state值由0到1。否则调用acquire(1)函数，这个函数的实现具体可看AQS源码解析那一节：[http://blog.csdn.net/u010853261/article/details/54747421][http_blog.csdn.net_u010853261_article_details_54747421]

（2）FairSync公平锁中，直接从同步队列中按照请求顺序来获取锁。

## 2）ReentrantLock.unlock()方法 ##

对于unlock()方法，在NonfairSync和FairSync中没有什么区别。都是调用AQS中的release()方法。

public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

release()在AQS这篇博文中也有讲。传送门：  
[http://blog.csdn.net/u010853261/article/details/54747421][http_blog.csdn.net_u010853261_article_details_54747421]

[SouthEast]: /images/20220711/511e69a5afd945eb9c751ed88ff08ba3.png
[SouthEast 1]: /images/20220711/cdee52950c4d49eb95ed0c835973de23.png
[SouthEast 2]: /images/20220711/366c92476ac5498a88fc6c72db607483.png
[http_blog.csdn.net_u010853261_article_details_54747421]: http://blog.csdn.net/u010853261/article/details/54747421

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