核心区别:
● ReentrantLock是个类,synchronized是关键字,当然都是在JVM层面实现互斥锁的方式
效率区别:
● 如果竞争比较激烈,推荐ReentrantLock去实现,不存在锁升级概念。而synchronized是存在锁升级概念的,如果升级到重
量级锁,是不存在锁降级的。
底层实现区别:
● 实现原理是不一样,ReentrantLock基于AQS实现的,synchronized是基于ObjectMonitor
功能向的区别:
● ReentrantLock的功能比synchronized更全面。
● ReentrantLock支持公平锁和非公平锁
● ReentrantLock可以指定等待锁资源的时间。
选择哪个:如果你对并发编程特别熟练,推荐使用ReentrantLock,功能更丰富。如果掌握的一般般,使用synchronized会更好
AQS就是AbstractQueuedSynchronizer抽象类,AQS其实就是JUC包下的一个基类,JUC下的很多内容都是基于AQS实现了部分功能,比如ReentrantLock,ThreadPoolExecutor,阻塞队列,CountDownLatch,Semaphore,CyclicBarrier等等都是基于AQS实现。
首先AQS中提供了一个由volatile修饰,并且采用CAS方式修改的int类型的state变量。
其次AQS中维护了一个双向链表,有head,有tail,并且每个节点都是Node对象
static final class Node {
static final Node SHARED = new Node();
static final Node EXCLUSIVE = null;
static final int CANCELLED = 1;
static final int SIGNAL = -1;
static final int CONDITION = -2;
static final int PROPAGATE = -3;
volatile int waitStatus;
volatile Node prev;
volatile Node next;
volatile Thread thread;
}
这个是非公平锁的流程
执行lock方法后,公平锁和非公平锁的执行套路不一样
// 非公平锁
final void lock() {
// 上来就先基于CAS的方式,尝试将state从0改为1
if (compareAndSetState(0, 1))
// 获取锁资源成功,会将当前线程设置到exclusiveOwnerThread属性,代表是当前线程持有着锁资源
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
// 执行acquire,尝试获取锁资源
acquire(1);
}
// 公平锁
final void lock() {
// 执行acquire,尝试获取锁资源
acquire(1);
}
acquire方法,是公平锁和非公平锁的逻辑一样
public final void acquire(int arg) {
// tryAcquire:再次查看,当前线程是否可以尝试获取锁资源
if (!tryAcquire(arg) &&
// 没有拿到锁资源
// addWaiter(Node.EXCLUSIVE):将当前线程封装为Node节点,插入到AQS的双向链表的结尾
// acquireQueued:查看我是否是第一个排队的节点,如果是可以再次尝试获取锁资源,如果长时间拿不到,挂起线程
// 如果不是第一个排队的额节点,就尝试挂起线程即可
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
// 中断线程的操作
selfInterrupt();
}
tryAcquire方法竞争锁最资源的逻辑,分为公平锁和非公平锁
// 非公平锁实现
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
// 获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
// 获取了state熟属性
int c = getState();
// 判断state当前是否为0,之前持有锁的线程释放了锁资源
if (c == 0) {
// 再次抢一波锁资源
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
// 拿锁成功返回true
return true;
}
}
// 不是0,有线程持有着锁资源,如果是,证明是锁重入操作
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 将state + 1
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // 说明对重入次数+1后,超过了int正数的取值范围
// 01111111 11111111 11111111 11111111
// 10000000 00000000 00000000 00000000
// 说明重入的次数超过界限了。
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// 正常的将计算结果,复制给state
setState(nextc);
// 锁重入成功
return true;
}
// 返回false
return false;
}
// 公平锁实现
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
// 获取当前线程
final Thread current = Thread.currentThread();
// ....
int c = getState();
if (c == 0) {
// 查看AQS中是否有排队的Node
// 没人排队抢一手 。有人排队,如果我是第一个,也抢一手
if (!hasQueuedPredecessors() &&
// 抢一手~
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 锁重入~~~
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
// 查看是否有线程在AQS的双向队列中排队
// 返回false,代表没人排队
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
// 头尾节点
Node t = tail;
Node h = head;
// s为头结点的next节点
Node s;
// 如果头尾节点相等,证明没有线程排队,直接去抢占锁资源
return h != t &&
// s节点不为null,并且s节点的线程为当前线程(排在第一名的是不是我)
(s == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
addWaite方法,将没有拿到锁资源的线程扔到AQS队列中去排队
// 没有拿到锁资源,过来排队, mode:代表互斥锁
private Node addWaiter(Node mode) {
// 将当前线程封装为Node,
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// 拿到尾结点
Node pred = tail;
// 如果尾结点不为null
if (pred != null) {
// 当前节点的prev指向尾结点
node.prev = pred;
// 以CAS的方式,将当前线程设置为tail节点
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
// 将之前的尾结点的next指向当前节点
pred.next = node;
return node;
}
}
// 如果CAS失败,以死循环的方式,保证当前线程的Node一定可以放到AQS队列的末尾
enq(node);
return node;
}
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
// 拿到尾结点
Node t = tail;
// 如果尾结点为空,AQS中一个节点都没有,构建一个伪节点,作为head和tail
if (t == null) {
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
// 比较熟悉了,以CAS的方式,在AQS中有节点后,插入到AQS队列的末尾
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
acquireQueued方法,判断当前线程是否还能再次尝试获取锁资源,如果不能再次获取锁资源,或者又没获取到,尝试将当前线程挂起
// 当前没有拿到锁资源后,并且到AQS排队了之后触发的方法。 中断操作这里不用考虑
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
// 不考虑中断
// failed:获取锁资源是否失败(这里简单掌握落地,真正触发的,还是tryLock和lockInterruptibly)
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
// 死循环…………
for (;;) {
// 拿到当前节点的前继节点
final Node p = node.predecessor();
// 前继节点是否是head,如果是head,再次执行tryAcquire尝试获取锁资源。
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
// 获取锁资源成功
// 设置头结点为当前获取锁资源成功Node,并且取消thread信息
setHead(node);
// help GC
p.next = null;
// 获取锁失败标识为false
failed = false;
return interrupted;
}
// 没拿到锁资源……
// shouldParkAfterFailedAcquire:基于上一个节点转改来判断当前节点是否能够挂起线程,如果可以返回true,
// 如果不能,就返回false,继续下次循环
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
// 这里基于Unsafe类的park方法,将当前线程挂起
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
// 在lock方法中,基本不会执行。
cancelAcquire(node);
}
}
// 获取锁资源成功后,先执行setHead
private void setHead(Node node) {
// 当前节点作为头结点 伪
head = node;
// 头结点不需要线程信息
node.thread = null;
node.prev = null;
}
// 当前Node没有拿到锁资源,或者没有资格竞争锁资源,看一下能否挂起当前线程
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
// -1,SIGNAL状态:代表当前节点的后继节点,可以挂起线程,后续我会唤醒我的后继节点
// 1,CANCELLED状态:代表当前节点以及取消了
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)
// 上一个节点为-1之后,当前节点才可以安心的挂起线程
return true;
if (ws > 0) {
// 如果当前节点的上一个节点是取消状态,我需要往前找到一个状态不为1的Node,作为他的next节点
// 找到状态不为1的节点后,设置一下next和prev
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
// 上一个节点的状态不是1或者-1,那就代表节点状态正常,将上一个节点的状态改为-1
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}