ReentrantLock的底层实现原理

Posted 2023-03-09

参考技术A

ReentrantLock主要利用CAS+AQS队列来实现。它支持公平锁和非公平锁，两者的实现类似。

CAS：Compare and Swap，比较并交换。CAS有3个操作数：内存值V、预期值A、要修改的新值B。 当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的值（重新尝试的过程被称为自旋） 。修改变量的操作是一个原子操作，要么完成修改，要么完全没改；CAS被广泛的应用在Java的底层实现中。 在Java中，CAS主要是由sun.misc.Unsafe这个类通过JNI调用CPU底层指令实现

AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，是一个用于构建锁和同步容器的框架。事实上concurrent包内许多类都是基于AQS构建，例如ReentrantLock，Semaphore，CountDownLatch，ReentrantReadWriteLock，FutureTask等。AQS解决了在实现同步容器时设计的大量细节问题。

AQS使用一个FIFO的队列表示排队等待锁的线程，队列头节点称作“哨兵节点”或者“哑节点”，它不与任何线程关联。其他的节点与等待线程关联，每个节点维护一个等待状态waitStatus

ReentrantLock的基本实现可以概括为： 先通过CAS尝试获取锁。如果此时已经有线程占据了锁，那就加入AQS队列并且被挂起。当锁被释放之后，排在CLH队列队首的线程会被唤醒，然后CAS再次尝试获取锁。 在这个时候，如果：
非公平锁 ：如果同时还有另一个线程进来尝试获取，那么有可能会让这个线程抢先获取；
公平锁 ：如果同时还有另一个线程进来尝试获取，当它发现自己不是在队首的话，就会排到队尾，由队首的线程获取到锁。