【java】 如何自己写一把多线程锁 中 重写lock,trylock,unlok方法

4.拿到unsafe

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author sz
 * @DATE 2022/3/16  20:30
 */
public class MyReentrantLock implements Lock {

    //记录锁状态  0 ->  锁可用  1-> 锁被占  >1  ->  锁重入
    private int status = 0;
    private long offset = unsafe.objectFieldOffset(MyLock.class.getDeclaredField("status"));

    private static Unsafe unsafe;

    static {
        try {
            unsafe = getUnsafe();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public MyReentrantLock() throws NoSuchFieldException {
    }

    public static Unsafe getUnsafe() throws Exception {
        //利用反射
        Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
        theUnsafe.setAccessible(true); // 设置为可见
        Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null); // 获取Unsafe对象
        return unsafe;
    }



    @Override
    public void lock() {
    new ReentrantLock().lock();
    }

    @Override
    public void unlock() {

    }

    @Override
    public boolean tryLock() {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        return false;
    }

    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {

    }

    @Override
    public Condition newCondition() {
        return null;
    }
}

接下来就能为所欲为了 哈哈

5.搞定 trylock 方法

整个流程如上 代码怎么写呢

首先 if判断 尝试修改 status的值

if (unsafe.compareAndSwapInt(this,offset,0,1))

offset ==> status 在内存中的偏移量

如果status的值是0,就改成1 并且 返回 true 否则返回false

返回true 记录下当前锁是那个线程持有的 以后解锁要用 谁家的锁谁来开

//将当前锁的主人设置为当前线程
            master_thred = Thread.currentThread();
            return true;

如果 尝试修改status的值 失败 判断是不是锁重入 如果是锁重入 将status的值 +1 并且返回true

  //判断是否锁重入
            if (Thread.currentThread()==master_thred){
                //如果是锁重入  状态值 +1
                unsafe.getAndAddInt(this,offset,1);
                //锁重入成功
                return true;

如果上面条件都不满足 直接返回 false

于是tryLock 方法重写后就是这个样子

 @Override
    public boolean tryLock() {

        //如果 status的值是 0  没有人用锁  改成1
        if (unsafe.compareAndSwapInt(this,offset,0,1)){
            //将当前锁的主人设置为当前线程
            master_thred = Thread.currentThread();
            return true;
        }else {
            //判断是否锁重入
            if (Thread.currentThread()==master_thred){
                //如果是锁重入  状态值 +1
                unsafe.getAndAddInt(this,offset,1);
                //锁重入成功
                return true;
            }
        }

        return false;
    }

我们来测试一下 一个线程尝试加锁三次 试试锁重入

第一次调用trylock方法 status的值正好是0 修改成功 并且记录当前线程为锁的持有者 第二次循环尝试修改值失败 进入判断语句

当前线程正好是锁的持有者 于是把 status的值 +1 第三次循环依然如此

至此 trylock方法 搞定

6.搞定lock方法

lock方法和trylock方法的区别在于 trylock方法是尝试一下 获取到锁了就返回true 没有就返回false 不会阻塞在这等

而lock 方法获取到锁了就立即返回 没有获取到锁就一直等待 等待别唤醒后 继续抢锁 没有抢到继续等待

首先创建一个等待队列 没抢到锁的线程进入等待队列等待

	//获取锁失败的线程的等待队列
    LinkedBlockingQueue waitQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

@Override
    public void lock() {
       
        //如果没有获取到锁
        if (!tryLock()){
            //将当前线程加入等待队列
            waitQueue.add(Thread.currentThread());
            //循环不停抢锁
            while (true){
                //不停尝试抢锁
                if (tryLock()){
                    //抢到了  从队列中剔除
                    //poll() 检索并删除此队列的头部，如果此队列为空，则返回 null 。 
                    waitQueue.poll();
                    //跳出循环
                    break;
                }else {
                     //没有抢到  阻塞等待  等待被唤醒
                    unsafe.park(false,0);
                }
            }
        }
    }

7.搞定unlock方法

首先我们要搞清楚这个两个问题

1. 谁去解锁?
2. 解锁将产生什么变化呢?

谁去解锁 当然是锁的主人 也就是 master_thred 记录的线程

解锁将产生什么变化 锁说到底就是判断一个标记位 它的不同状态代表着锁的不同状态 也就是改变 status的值 然后看下等待队列中是否有其他等待的线程 唤醒它们

搞清楚这两点后 开始写代码

 @Override
    public void unlock() {
        //首先判断锁的持有者是不是当前线程
        if (Thread.currentThread() != master_thred) {
            //前朝的剑怎么斩本朝的官
            throw new RuntimeException("释放锁失败,当前线程:" + Thread.currentThread() + "未持有锁");
        }
        //能过前面的if判断  说明当前锁是被人占用的  且是当前线程占有的
        //修改status的值
        if (unsafe.getAndAddInt(this, offset, -1) > 0) {

            if (unsafe.getInt(this, offset) == 0) {
                //如果当前status==0也就是没有线程持有锁了
                master_thred = null;
                //再从等待队列中拿出等待线程
                if (waitQueue.size()!=0) {
                    //注意这个 peek 方法  不会把线程从队列中删除  因为即时唤醒也有可能拿不到锁
                    //真正从队列中删除要等到 抢到锁了  调用 poll 方法
                    Thread peek = waitQueue.peek();
                    //唤醒线程
                    if (peek != null) {
                        unsafe.unpark(peek);
                    }
                }
            }

        } else {
            //重置锁
            unsafe.putInt(this, offset, 0);
            //锁已经被释放了  抛出异常
            throw new RuntimeException("释放锁失败,锁已经被释放");
        }
    }

到此 重写了 lock接口的 trylock方法 lock方法 与unlock 方法 是不是就没问题呢?

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