ReentrantLock 源码简单分析

JAVA中锁的实现最常见的方式有两种，一种是 synchronized关键字，一种是Lock。实际的开发过程中，要对这两种方式进行取舍。 

synchronized是基于JVM层面实现的， Lock却是基于JDK实现的。

synchronized是一个关键字，使用简单，锁粒度粗。Lock相对复杂，需要释放，锁粒度自由。Lock 功能相对强大，如下表。

tips	synchronized	Lock
锁获取超时	不支持	支持
获取锁响应中断	不支持	支持

下面开始正文，ReentrantLock  是Lock的一种实现，ReentrantLock 是可重入的互斥锁，互斥很好理解，可重入锁单独解释一下：可重复可递归调用的锁，意味着线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。

ReentrantLock 有三种加锁方法，分别为lock()、tryLock()、和lockInterruptibly()。下面先简单的介绍一下这三个方法的区别。

1）lock(), 拿不到lock就不罢休，不然线程就一直block。

2）tryLock()，马上返回，拿到lock就返回true，不然返回false。

带时间限制的tryLock()，拿不到lock，就等一段时间，超时返回false。

3）lockInterruptibly()

1. 线程在sleep或wait,join， 此时如果别的进程调用此进程的 interrupt（）方法，此线程会被唤醒并被要求处理InterruptedException；

2. 此线程在运行中， 则不会收到提醒。但是 此线程的 “打扰标志”会被设置，可以通过isInterrupted()查看并作出处理。

那么下面我们就来看一下ReentrantLock 的源码。

首先我们来看下lock()方法.

sync 可以有两个NonfairSync和FairSync实现，调用构造函数的时候可以选择，区别是：

如果当前线程不是锁的占有者,则NonfairSync并不判断是否有等待队列，直接使用compareAndSwap去进行锁的占用，这样会减少线程挂起和唤醒的开销。

如果当前线程不是锁的占有者,则FairSync则会判断当前是否有等待队列，如果有则将自己加到等待队列尾，保证锁占用的公平性。

下面继续看lock源码。

NonfairSync和FairSync 的区别就是 compareAndSetState 这方法，那么，我们来看下这个方法里面是干什么的。

 

Unsafe类是在sun.misc包下，不属于Java标准，但是很多被广泛使用的高性能开发库都是基于Unsafe类开发的。

compareAndSwapInt 方法 尝试使用乐观锁技术，如果当前状态值等于期望值，则自动将同步状态设置为给定的更新值。　

这就解释了NonfairSync 是 偏向锁，新进来的线程不需要进入队列，而是可以直接尝试获取锁，这也节省了线程的开销，而FairSync 获取锁需要执行acquire(1) 方法，这个方法后面讲。

获取线程成功之后，调用setExclusiveOwnerThread方法，记录当前线程。

记录这个线程有什么用呢，上面说了，ReentrantLock 是可重入锁，记录线程，实现可重入功能，下面继续看。

如果使用compareAndSetState获取不到锁，执行到了acquire(1) 这个方法。

 

以NonfairSync 为例，我们再来看下tryAcquire(1)这个方法的实现。

由于ReentrantLock 是可重入锁，state是当前锁的占有数量 ，getState()获取state，如果没人占用，使用CAS的方式进行占用，不直接占用是防止冲突，如果没有占用上或者线程数不等于0，则走到else里，判断是否满足可重入机制，满足的话，state增加，更新state。

FairSync 的tryAcquire() 方法也类似。

由于FairSync 是公平锁，所以需要判断线程是否在队列的投，如果不在，则调用CAS加锁的方法。后面可重入机制与NonfairSync一样。

如果tryAcquire()没有获取到锁，则需要继续往下走addWaiter()和acquireQueued() 方法。

addWaiter() 和enq() 就是将节点插入排队队列，为空时创建，没什么好说的

acquireQueued() 方法，一个for(;;)的死循环，如果不是头结点，会停止循环，否则直到线程成功获取到锁。所以从这可以看出，lock()方法 是没有中断机制的。

shouldParkAfterFailedAcquire() 方法检查更新未能获取数据的节点的状态。其中compareAndSetWaitStatus() 用CAS的方法给线程SIGNAL标识，保证持续有线程获取锁。

parkAndCheckInterrupt()检查是否中断。

这里对waitStatus 的一些状态有疑惑，我们来看下Node的属性，都是因为，没关系，有道词典翻译一下。

CANCELLED： 表示线程已被取消的waitStatus值，即这个node失效了，可能中断、超时等原因。

SIGNAL： 后续线程需要阻塞，所以当前node在释放锁时必须启动后续线程，所以这个代表线程启动的信号。

CONDITION： 指示线程正处于等待状态，这个node当前是属于条件锁。

PROPAGATE： 无条件传播，这个node是共享锁节点，他需要进行唤醒传播。

 

cancelAcquire() 方法是取消正在进行的获取尝试。

selfInterrupt()就是将对节点进行一些列的设置，取消的丢弃，设置次线程状态为取消，头结点唤醒等操作。 核心代码是node.waitStatus = Node.CANCELLED;将线程的状态改为CANCELLED。

 

根据上面的源码，我们来分析一下acquire()方法的，就是请求独占锁，忽略所有中断，首先tryAcquire，如果成功就返回，否则线程进入队列，循环切换阻塞&唤醒状态，直到tryAcquire成功。

 

 

tryLock()方法就是lock() 方法的简版，只使用nonfairTryAcquire()方法获取一次锁，无论成功失败都返回，但依旧保留了可重入机制。

lockInterruptibly() 方法和 lock() 类似。就是可以中断的lock()，acquireInterruptibly()代替acquire()方法，acquireInterruptibly() 方法的与acquire()的区别就在doAcquireInterruptibly() 这个方法中增加了中断功能，而acquireInterruptibly() 也捕获了InterruptedException异常。

 

parkAndCheckInterrupt()方法会检查是否有中断标识，有的话并且线程是阻塞的，会抛出InterruptedException()异常。

 

加锁的方法分析完了，简单的分析一下解锁的方法 unlock()，照理，源码上图。

 

tryRelease()方法会对state进行减一操作，然后判断当前线程是否和持有锁线程一致，如果不一致，抛出异常，继续判断state的值，只有当值为0时，free标志才置为true，否则说明是重入锁，同线程继续占用，需要多次释放直到state为0。

下面看一个可重入锁的小例子。从使用方法中理解一下。

先看lock()的例子

 

分别执行test1() 和 test2() ，结果应该是一样的，因为lock()不获取到锁，是不会结束的。

 

而如果把lock()换成trylock()结果就完全不同，看例子。

还是分别执行test1() 和test2()两个方法

 

用可重入锁的机制，很简单的就分析出来了，test1 不在一个工作线程中，会有2个线程没有获取到锁。test2 在一个工作线程中，都会获取到锁。

 

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