ReentrantLock原理ReentrantReadWriteLock原理

Posted 2020-12-11 anduodefeng

一、ReentrantLock原理

ReentrantLock是一个可重入的独占锁，同时只能有一个线程可以获取该锁，其他获取该锁的线程会被阻塞而放入该锁的AQS阻塞队列里面。ReentrantLock最终是使用AQS来实现的，并且根据参数来决定其内部是一个公平锁还是非公平锁，默认是非公平锁。

public ReentrantLock(){
    sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair){
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

Sync类直接继承自AQS，它的子类NonfairSync和FairSync分别实现了获取锁的非公平和公平策略。AQS中的state状态值标识线程获取该锁的可重入次数，默认情况下，state=0表示没有线程获取锁，当一个线程获取到锁的时候，会尝试使用CAS修改state的值+1，如果该线程获取成功，就记录该锁的持有者是当前线程，当这个线程在没有释放锁的情况下第二次获取该锁之后，state状态值被设置成2，也就是重入的次数；当线程释放锁的时候，释放一次，state-1，直到state变成0之后，该锁才能被其他线程再次获取。

• 获取锁

public void lock(){
     sync.lock();
}

可以看到ReentrantLock获取锁委托给了sync的lock方法，sync的实现，由传入的参数确定是公平锁实现还是非公平锁实现；

首先先看一下非公平锁的实现：

final void lock(){
      if(compareAndSetState(0,1){
       setxxxxx(Thread.currentThread);   //cas修改state成功，设置锁持有者是当前线程
    }else{
        acquire(1)；    //cas修改state失败，调用AQS的acquire，再次尝试获取锁，如果还 
                             //不成功，放入AQS阻塞队列；
    }
}    

acquire方法里面，比较核心的是调用了tryAcquire(int args)方法，

AQS没有定义tryAcquire的实现，它需要子类自己定制化，ReentrantLock的重写tryAcquire方法如下：

 

 

 可以看到，在这个方法里，会再次尝试着cas修改state状态获取锁，如果失败了，就返回false，放到AQS阻塞队列中。

非公平锁的体现：如果线程A进入tryAcquire方法的代码（4）时，state != 0，那么线程A就放到了AQS的阻塞队列中；后面线程B进入了tryAcquire方法中，进入到代码（4）时，发现state=0了，那么线程B就可以直接获取锁。虽然线程A先执行的，线程B是后执行的，但是获取到锁的却是后来的线程B，这就是非公平锁的体现。

其次是公平锁的实现：

 

 

 公平性策略的实现主要依赖于：hasQueuedPredecessors()方法：

　　返回false，即该线程可以获取锁；否则，该线程不能获取锁，由阻塞队列的头结点获取锁。【公平锁的体现】；

 

 

 如果当前线程节点有前驱节点则返回true，否则如果当前AQS队列为空或者当前线程节点是AQS的第一个节点则返回false（即：该线程可以获取锁）。其中如果h==t 则说明当前队列为空，直接返回false；如果h!=t并且s==null，说明有一个线程要作为AQS的第一个节点入队列，那么返回true；如果h!=t并且s!=null和s.thread!=Thread.currentThread()则说明队列里的第一个元素不是当前线程，那么也返回true。

二、ReentrantReadWriteLock原理

ReentrantLock是独占锁，同时只能有一个线程获取该锁，而实际中会有读多写少的场景，ReentrantLock满足不了这个需求，所以有了ReentrantReadWriteLock类，它可以允许多个线程可以同时获取读锁。它的内部维护了一个ReadLock和WriteLock，他们依赖Sync实现具体功能，也同样提供了公平锁和非公平锁。但是AQS中只维护了一个state状态，一个state怎么标识读和写两种状态？ReentrantReadWriteLock使用了state的高16位表示读状态，低16位表示写状态。