重入锁

Posted 2020-08-31 近博

重入锁ReentrantLock

1. 支持一个线程对同一个资源进行多次加锁。
   
2. 支持获取锁时的公平和非公平性选择
   

锁获取的公平性问题：

先对锁进行获取的请求一定先被满足，那么这个锁是公平的，反之，是不公平的。ReentrantLock提供了一个构造函数（传人一个布尔值），来控制锁是否是公平的 

1.实现重进入

1. 锁需要去识别获取锁的线程是否为当前占据锁的线程，如果是，则再次成功获取。 
2. 线程重复n次获取了锁，随后在第n次释放该锁后，其他线程才能够获取到该锁。锁被获取时，计数自增，而锁被释放时，计数自减，当计数等于0时表示锁已经成功释放。

 

//非公平获取锁
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
　　final Thread current = Thread.currentThread();
　　int c = getState();
　　if (c == 0) {
　　　　if (compareAndSetState(0, acquires)) {
　　　　　　setExclusiveOwnerThread(current);
　　　　　　return true;
　　　　}
　　} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
　　　　int nextc = c + acquires;//成功获取锁的线程再次获取锁，只是增加了同步状态值 
　　　　if (nextc < 0) 
　　　　　　 throw new Error("Maximum lock count exceeded");
 　　　 setState(nextc);
 　　　 return true;
 　　}
　　return false;
}

 

//释放锁
protected final boolean tryRelease(int releases) {
　　int c = getState() - releases;//在释放同步状态时减少同步状态值 
　　if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
　　　　throw new IllegalMonitorStateException();
　　boolean free = false;
　　if (c == 0) {
　　　　free = true;
　　　　setExclusiveOwnerThread(null);
　　}
　　setState(c);
　　return free;
}

 

2.公平与非公平获取锁

　　公平与非公平获取锁的区别 ：锁的获取顺序是否符合FIFO 

//公平获取锁
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
　　final Thread current = Thread.currentThread();
　　int c = getState();
　　if (c == 0) {
　　　　if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {
　　　　　　setExclusiveOwnerThread(current);
　　　　　　return true;
　　　　}
　　} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
　　　　int nextc = c + acquires;
　　　　if (nextc < 0)
　　　　　　throw new Error("Maximum lock count exceeded");
　　　　setState(nextc);
　　　　return true;
　　} 
　　return false;
}

该方法与nonfairTryAcquire(int acquires)比较，唯一不同的位置为判断条件多了hasQueuedPredecessors()方法，即加入了同步队列中当前节点是否有前驱节点的判断，如果该方法返回true，则表示有线程比当前线程更早地请求获取锁，因此需要等待前驱线程获取并释放锁之后才能继续获取锁 

测试公平和非公平锁在获取锁时的区别

public class FairAndUnfairTest {
　　private static Lock fairLock = new ReentrantLock2(true);
　　private static Lock unfairLock = new ReentrantLock2(false);
　　@Test
　　public void fair() {
　　　　testLock(fairLock);
　　} 
　　@Test
　　public void unfair() {
　　　　testLock(unfairLock);
　　} 
　　private void testLock(Lock lock) {
　　　　// 启动5个Job（略）
　　} 
　　private static class Job extends Thread {
　　　　private Lock lock;
　　　　public Job(Lock lock) {
　　　　　　this.lock = lock;
　　　　} 
　　　　public void run() {// 连续2次打印当前的Thread和等待队列中的Thread（略）
　　　　}
　　}
　　private static class ReentrantLock2 extends ReentrantLock {
　　　　public ReentrantLock2(boolean fair) {
　　　　　　super(fair);
　　　　}
　　　　public Collection<Thread> getQueuedThreads() {
　　　　　　List<Thread> arrayList = new ArrayList<Thread>(super.getQueuedThreads());
　　　　　　Collections.reverse(arrayList);
　　　　　　return arrayList;
　　　　}
　　}
}

 

 

 

 观察表5-6所示的结果（其中每个数字代表一个线程），公平性锁每次都是从同步队列中的第一个节点获取到锁，而非公平性锁出现了一个线程连续获取锁的情况。 由于刚释放锁的线程再次获取同步状态的几率会非常大 ，这样就减少了因锁切换而导致的线程上下文切换的开销