Java可重入锁（GPT编写）

Java可重入锁是Java并发编程中常用的一种锁机制，它可以允许同一个线程多次获取同一个锁，从而避免死锁和其他并发问题。在本篇博客中，我们将对Java可重入锁的源码进行分析，以便更好地理解它的实现原理和使用方法。

Java可重入锁的实现原理

Java可重入锁的实现基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架，它是Java并发包中的一个重要组件。AQS框架提供了一种通用的同步机制，可以用于实现各种锁和同步器。Java可重入锁就是基于AQS框架实现的。

Java可重入锁的实现主要包括以下几个部分：

锁状态

Java可重入锁的状态由一个整型变量state表示，它表示锁的持有次数。当state为0时，表示锁没有被任何线程持有；当state大于0时，表示锁被某个线程持有，且持有次数为state。

获取锁

当一个线程尝试获取Java可重入锁时，它会首先尝试获取锁的状态。如果state为0，则表示锁没有被任何线程持有，此时该线程可以直接获取锁，并将state设置为1。如果state大于0，则表示锁已经被某个线程持有，此时需要判断持有锁的线程是否为当前线程。如果是当前线程，则可以直接获取锁，并将state加1；如果不是当前线程，则需要将当前线程加入等待队列，并等待锁的释放。

释放锁

当一个线程释放Java可重入锁时，它会将锁的状态state减1。如果state减为0，则表示锁已经完全释放，此时需要唤醒等待队列中的一个线程，让它获取锁。如果state仍然大于0，则表示锁还被某个线程持有，此时只需要将state减1即可。

可重入性

Java可重入锁支持可重入性，即同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会造成死锁或其他并发问题。实现可重入性的关键在于，每个线程需要记录自己已经获取锁的次数，以便在释放锁时正确地减少锁的持有次数。

Java可重入锁的源码分析

下面我们来看一下Java可重入锁的源码实现。Java可重入锁的主要实现类是ReentrantLock，它继承了AQS框架的抽象类AbstractQueuedSynchronizer。

锁状态

Java可重入锁的状态由一个整型变量state表示，它定义在AbstractQueuedSynchronizer类中：

private volatile int state;

获取锁

当一个线程尝试获取Java可重入锁时，它会调用tryAcquire方法。该方法首先会判断锁的状态state是否为0，如果是，则表示锁没有被任何线程持有，此时可以直接获取锁，并将state设置为1。如果state不为0，则需要判断持有锁的线程是否为当前线程。如果是当前线程，则可以直接获取锁，并将state加1；如果不是当前线程，则需要将当前线程加入等待队列，并等待锁的释放。

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    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;
}

释放锁

当一个线程释放Java可重入锁时，它会调用tryRelease方法。该方法会将锁的状态state减1。如果state减为0，则表示锁已经完全释放，此时需要唤醒等待队列中的一个线程，让它获取锁。如果state仍然大于0，则表示锁还被某个线程持有，此时只需要将state减1即可。

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;
}

可重入性

Java可重入锁支持可重入性，即同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会造成死锁或其他并发问题。实现可重入性的关键在于，每个线程需要记录自己已经获取锁的次数，以便在释放锁时正确地减少锁的持有次数。Java可重入锁通过ThreadLocal变量来记录每个线程已经获取锁的次数。

private static final class HoldCounter {
    int count = 0;
    final long tid = getThreadId(Thread.currentThread());
}

private transient ThreadLocal<HoldCounter> holdCounts = new ThreadLocal<HoldCounter>();

private int getHoldCount() {
    HoldCounter rh = holdCounts.get();
    return (rh == null) ? 0 : rh.count;
}

private void setHoldCount(int count) {
    HoldCounter rh = holdCounts.get();
    if (rh == null) {
        rh = new HoldCounter();
        holdCounts.set(rh);
    }
    rh.count = count;
}

总结

Java可重入锁是Java并发编程中常用的一种锁机制，它可以允许同一个线程多次获取同一个锁，从而避免死锁和其他并发问题。Java可重入锁的实现基于AQS框架，它通过状态变量state和等待队列来实现锁的获取和释放。Java可重入锁支持可重入性，即同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会造成死锁或其他并发问题。