Java併發 ReentrantLock實現分析

reentrantlock是基於aqs實現的可重入獨佔鎖，如果還不了解aqs實現原理的同學可以先去aqs原理分析學習一哈。

如果文章中由任何不妥或者謬誤之處，請批評指正。

2. 公平鎖

3. 解鎖過程

reentrantlock核心功能的實現，依賴於繼承aqs類實現的同步器。

reentrantlock有三個核心內部類，基於aqs實現的sync（同步器類），基於sync類實現的nonfairsync（非公平同步器）和fairsync（公平同步器）。

公平鎖呼叫了fairsync類的方法，公平鎖的含義是，多個執行緒依照依次嘗試去獲取鎖，而鎖釋放以後，等待執行緒按照先後順序獲取鎖。

非公平鎖的實現就是呼叫了nonfairsync類的方法，非公平鎖的含義就是，多個執行緒有時間順序的去嘗試獲取鎖，如果獲取失敗進入等待狀態，如果共享資源得到釋放，這些等待執行緒再去競爭獲取鎖（和嘗試獲取鎖的先後順序無關），所以是非公平的。

舉個通俗的例子就是，一群人去吃烤鴨，店主每次只能烤出乙隻烤鴨給客戶吃，公平鎖就是等著吃烤鴨的那些人，排起了長隊，而非公平鎖就是，等著的那群人不僅不排隊，還要互相推搡，爭搶著去吃烤鴨。

先講非公平鎖的原因是非公平鎖比較常用。reentrantlock無參的構造方法就會生成乙個非公平鎖。

public
reentrantlock()

我們來直接看一下nonfairsync的原始碼。

static
final
class
nonfairsync
extends
sync 
protected
final
boolean tryacquire(int acquires) 
}

我們重點來看快速獲取鎖失敗以後的操作。呼叫了acquire(int)方法，而根據aqs的原始碼，我們已經了解到，acquire(int)方法會呼叫tryacquire(int)方法，饒了一圈又回來了，眼皮子底下的tryacquire(int)其實是個皮包公司。

最終還是nonfairtryacquire（int)方法真實實現了非公平鎖。

而nonfairtryacquire（int)又在哪呢？在nonfairsync父類裡！這裡不得不吐槽一句了，這種寫法十分不符合oo設計原則，估計是doug lea大神一開始壓根就沒想公平鎖這個東西，所以就順手寫下來了，至今還沒有人敢動過這些**，所以可見doug lea大神不是吾等小輩可以評價的。

我們來看一下nonfairtryacquire（int)是怎麼設計的。

final
boolean nonfairtryacquire(int acquires) 
}// 下面是重入鎖的情況
else
if (current == getexclusiveownerthread()) 
// 如果不能獲取鎖就返回false
return
false;
}

這段**還是很容易理解的，而且邏輯也比較清晰，可以看到重入鎖的設計就是使用了aqs中的state狀態碼呀。

// aqs中的同步狀態碼就是這樣嬸兒滴 private volatile

int state;

reentrantlock核心設計思路還是cas+volatile的機制，確保了執行緒安全，而通過只使用state狀態碼來標識執行緒狀態，比起使用作業系統的鎖機制需要上下文的切換，可以說是非常的節省資源了。（順便一提，目前為止安卓虛擬機器上reentrantlock的效率比使用synchronized關鍵字的效率要高的多）。

如果鎖獲取失敗，那麼就進入了我們熟悉的aqs流程。

public
final
void
acquire(int arg)

無論是addwaiter(node.exclusive)將當前執行緒包裝成乙個佇列節點，然後入隊，還是acquirequeued（node,arg)方法讓執行緒等待，並且等待喚醒以後競爭資源，這都是aqs為我們實現的方法，在此不做詳細解釋。

公平鎖比起非公平鎖效率低一些，因為非公平鎖有一些快速獲取鎖的機制，但是這種機制會導致插隊的情況發生，而如果沒有這些機制，就會需要等待佇列中的執行緒的被喚醒，這個過程由作業系統來安排，所以速度會慢一些。

我們直接來看fairsync類的實現。

static
final
class
fairsync
extends
sync 
protected
final
boolean tryacquire(int acquires) 
}// 鎖重入機制的實現，和非公平鎖一樣
else
if (current == getexclusiveownerthread()) 
return
false;
}}

fairsync類中的lock()方法中沒有快速獲得鎖的if語句，而是直接進入acquire(int)方法，這是第一點防止插隊機制，原理是防止有解鎖時，有未在佇列中的新建執行緒，直接獲得了鎖。

而fairsync類中的tryacquire(int)和nonfairsync類中的方法只有一處區別，就是判斷當前執行緒在佇列中是否有前驅節點，如果沒有前驅節點，才能獲取鎖。這是第二點防止插隊機制，原理是防止進入acquire(int)的執行緒，還沒有入隊，又反過頭來直接獲取了鎖。

這兩點不同於非公平鎖的機制保證了，多個執行緒會順序的進入等待佇列，最終做到了公平鎖的機制。

這個過程相對於獲取鎖的過程就簡單了許多。

public
void
unlock()

而release(int)是aqs中的釋放資源的方法，也很簡單。

public
final
boolean
release(int arg) 
return
false;
}

最終還是reentrantlock中的tryrelease方法在搞事情，我們觀察一下它。

protected
final
boolean
tryrelease(int releases) 
setstate(c); // 修改state狀態碼
return free; 
}

這個方法可以說十分的容易理解了。而state的增加和減少，實現了對於同一執行緒的鎖重入，獲取成功一次state就加1，釋放鎖成功一次就減1，為0時則說明鎖已被徹底釋放

reentrantlock實現原理深入**

深入剖析reentrantlock公平鎖與非公平鎖原始碼實現

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