究竟什么是可重入锁？

Posted 2022-09-10 Lovnx

经历

很久之前就听说了可重入锁，可重入锁究竟是什么意思，以前是囫囵吞枣的，只要记住ReentrantLock和sychronized是可重入锁就行了，爱咋用咋用，好吧，原谅我的无知，最近对基础查漏补缺，发现竟然对其一问三不知，赶紧预习一波，觉得有必要写一篇博客来讲解，就当做什么都没有发生吧，嘿嘿。。。

释义

广义上的可重入锁指的是可重复可递归调用的锁，在外层使用锁之后，在内层仍然可以使用，并且不发生死锁（前提得是同一个对象或者class），这样的锁就叫做可重入锁。ReentrantLock和synchronized都是可重入锁，下面是一个用synchronized实现的例子：

public class ReentrantTest implements Runnable 

    public synchronized void get() 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        set();
    

    public synchronized void set() 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    

    public void run() 
        get();
    

    public static void main(String[] args) 
        ReentrantTest rt = new ReentrantTest();
        for(;;)
            new Thread(rt).start();
        
    

整个过程没有发生死锁的情况，截取一部分输出结果如下：

Thread-8492
Thread-8492
Thread-8494
Thread-8494
Thread-8495
Thread-8495
Thread-8493
Thread-8493

set()和get()同时输出了线程名称，表明即使递归使用synchronized也没有发生死锁，证明其是可重入的。

不可重入锁

不可重入锁，与可重入锁相反，不可递归调用，递归调用就发生死锁。看到一个经典的讲解，使用自旋锁来模拟一个不可重入锁，代码如下：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class UnreentrantLock 

    private AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<Thread>();

    public void lock() 
        Thread current = Thread.currentThread();
        //这句是很经典的“自旋”语法，AtomicInteger中也有
        for (;;) 
            if (!owner.compareAndSet(null, current)) 
                return;
            
        
    

    public void unlock() 
        Thread current = Thread.currentThread();
        owner.compareAndSet(current, null);
    

代码也比较简单，使用原子引用来存放线程，同一线程两次调用lock()方法，如果不执行unlock()释放锁的话，第二次调用自旋的时候就会产生死锁，这个锁就不是可重入的，而实际上同一个线程不必每次都去释放锁再来获取锁，这样的调度切换是很耗资源的。稍微改一下，把它变成一个可重入锁：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class UnreentrantLock 

    private AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<Thread>();
    private int state = 0;

    public void lock() 
        Thread current = Thread.currentThread();
        if (current == owner.get()) 
            state++;
            return;
        
        //这句是很经典的“自旋”式语法，AtomicInteger中也有
        for (;;) 
            if (!owner.compareAndSet(null, current)) 
                return;
            
        
    

    public void unlock() 
        Thread current = Thread.currentThread();
        if (current == owner.get()) 
            if (state != 0) 
                state--;
             else 
                owner.compareAndSet(current, null);
            
        
    

在执行每次操作之前，判断当前锁持有者是否是当前对象，采用state计数，不用每次去释放锁。

ReentrantLock中可重入锁实现

这里看非公平锁的锁获取方法：

        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) 
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) 
                if (compareAndSetState(0, acquires)) 
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                
            
            //就是这里
            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;
        

在AQS中维护了一个private volatile int state来计数重入次数，避免了频繁的持有释放操作，这样既提升了效率，又避免了死锁。