7 ReentrantLock底层

目录

1 管程

2 AQS原理分析

2.1 AQS简介

2.2 AQS核心结构

2.3 AQS两种队列

2.3.1 同步等待队列

 2.3.2 条件等待队列

3 ReentrantLock源码

3.1 公平/非公平

3.2 可重入锁

3.3 总体流程

3.3.1 加锁

 3.3.2 解锁

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1 管程

 Java中对管程的两种实现：

        sychronized：Object Monitor机制

        AQS：JUC并发包 Lock实现

2 AQS原理分析

2.1 AQS简介

        java.util.concurrent包都是围绕共同的行为，如：等待队列、条件队列、独占获取、共享获取等；而这些基本上由AQS提供（AbstractQueuedSynchronizer）

        Lock、Latch、Barrier等，都是基于AQS来实现

                内部类Sync继承AQS

                将同步器调用的方法映射到Sync对应的方法

        AQS具备的特性：

                阻塞等待队列

                共享/独占

                公平/非公平

                可重入

                允许中断

2.2 AQS核心结构

资源可用状态：volatile int state

        getState()；setState()；compareAndSetState()

两种资源访问方式：

        Exclusive-独占：只允许一个线程执行；ReentrantLock

        Share-共享：多个线程可以同时执行；Semaphore、CountDownLatch

主要方法：

        isHeldExclusively()：线程是否在独占资源，与条件condition配合使用

        tryAcquire(int)：独占方式，尝试获取资源

        tryRelease(int)：独占方式，尝试释放资源

        tryAcquireShared(int)：共享方式，尝试获取资源；负数-失败，0-成功且无剩余资源，正数-成功且有剩余资源

        tryReleaseShared(int)：共享方式，尝试释放资源；true-释放后允许唤醒剩余节点，否则false

2.3 AQS两种队列

        同步等待队列：获取锁失败时入队的线程

        条件等待队列：调用await()时释放锁，线程加入条件队列；调用signal()唤醒，将线程从条件队列移入同步队列，等待再次获取锁

        AQS 5个节点状态：

                0，初始化状态，节点在sync队列中，等待获取锁

                CANCELLED=1，当前线程被取消

                SIGNAL=-1，当前节点的后继节点包含的线程需要运行，也就是unpark

                CONDITION=-2，当前节点在等待condition，也就是在condition队列中

                PROPAGATE=-3，当前场景下后续的acquireShared能够执行

2.3.1 同步等待队列

        1 当前线程获取同步状态失败时，AQS会将当前信息封装成Node，并加入同步队列，阻塞当前线程

        2 同步状态释放时，会把首节点唤醒（公平锁），使其再次尝试获取同步状态

        3 signal()或signalAll()将条件队列的节点转移到同步队列（条件队列转同步队列）

 2.3.2 条件等待队列

通过单向链表保存，使用nextWaiter连接

        调用await()方法阻塞线程

        当前线程位于同步队列头节点，调用await()方法进行阻塞（同步队列转条件队列）

3 ReentrantLock源码

3.1 公平/非公平

公平：

final void lock() {
    acquire(1);
}

非公平：

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

3.2 可重入锁

3.3 总体流程

3.3.1 加锁

执行3.1 lock.lock()方法后：

 尝试3.2 tryAcquire()，若获取不到尝试加入同步队列中：

当前线程获取不到资源时，需要将同步队列的head节点的线程提出来去获取锁资源

 3.3.2 解锁

 若不是重入锁，则将当前ower线程置空、setState

 将下一个节点唤醒