可重入锁和不可重入锁

Posted 2020-09-05 HongDongJian

锁的简单应用

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用lock来保证原子性（this.count++这段代码称为临界区）

什么是原子性，就是不可分，从头执行到尾，不能被其他线程同时执行。

可通过CAS来实现原子操作

CAS(Compare and Swap):

CAS操作需要输入两个数值，一个旧值（期望操作前的值）和一个新值，在操作期间先比较下旧值有没有发生变化，如果没有发生变化，才交换成新值，发生了变化则不交换。

CAS主要通过compareAndSwapXXX()方法来实现，而这个方法的实现需要涉及底层的unsafe类

unsafe类：java不能直接访问操作系统底层，而是通过本地方法来访问。Unsafe类提供了硬件级别的原子操作

这里有个介绍原子操作的博客

https://my.oschina.net/xinxingegeya/blog/499223

还有对unsafe类详解的博客

http://www.cnblogs.com/mickole/articles/3757278.html

 

 1 public class Counter{
 2     private Lock lock = new Lock();
 3     private int count = 0;
 4     public int inc(){
 5         lock.lock();
 6         this.count++;
 7         lock.unlock();
 8         return count;
 9     }
10 }

不可重入锁

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先来设计一种锁

 1 public class Lock{
 2     private boolean isLocked = false;
 3     public synchronized void lock() throws InterruptedException{
 4         while(isLocked){    
 5             wait();
 6         }
 7         isLocked = true;
 8     }
 9     public synchronized void unlock(){
10         isLocked = false;
11         notify();
12     }
13 }

这其实是个不可重入锁，举个例子

 1 public class Count{
 2     Lock lock = new Lock();
 3     public void print(){
 4         lock.lock();
 5         doAdd();
 6         lock.unlock();
 7     }
 8     public void doAdd(){
 9         lock.lock();
10         //do something
11         lock.unlock();
12     }
13 }

当调用print()方法时，获得了锁，这时就无法再调用doAdd()方法，这时必须先释放锁才能调用，所以称这种锁为不可重入锁，也叫自旋锁。

可重入锁

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设计如下:

 1 public class Lock{
 2     boolean isLocked = false;
 3     Thread  lockedBy = null;
 4     int lockedCount = 0;
 5     public synchronized void lock()
 6             throws InterruptedException{
 7         Thread thread = Thread.currentThread();
 8         while(isLocked && lockedBy != thread){
 9             wait();
10         }
11         isLocked = true;
12         lockedCount++;
13         lockedBy = thread;
14     }
15     public synchronized void unlock(){
16         if(Thread.currentThread() == this.lockedBy){
17             lockedCount--;
18             if(lockedCount == 0){
19                 isLocked = false;
20                 notify();
21             }
22         }
23     }
24 }

相对来说，可重入就意味着：线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。

第一个线程执行print()方法，得到了锁，使lockedBy等于当前线程，也就是说，执行的这个方法的线程获得了这个锁，执行add()方法时，同样要先获得锁，因不满足while循环的条件，也就是不等待，继续进行，将此时的lockedCount变量，也就是当前获得锁的数量加一，当释放了所有的锁，才执行notify()。如果在执行这个方法时，有第二个线程想要执行这个方法，因为lockedBy不等于第二个线程，导致这个线程进入了循环，也就是等待，不断执行wait()方法。只有当第一个线程释放了所有的锁，执行了notify()方法，第二个线程才得以跳出循环，继续执行。

这就是可重入锁的特点。

java中常用的可重入锁

synchronized

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

ps:顺便记录下java中实现原子操作的类（记录至http://blog.csdn.net/huzhigenlaohu/article/details/51646455）

• AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整型的字段的更新器
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段的更新器
• AtomicStampedReference:原子更新带有版本号的引用类型。该类将整型数值与引用关联起来，可用于原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用CAS进行原子更新时可能出现的ABA问题。

• AtomicReference ：原子更新引用类型
• AtomicReferenceFieldUpdater ：原子更新引用类型里的字段
• AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。可以原子更新一个布尔类型的标记位和应用类型

• AtomicIntegerArray ：原子更新整型数组里的元素
• AtomicLongArray :原子更新长整型数组里的元素
• AtomicReferenceArray : 原子更新引用类型数组的元素
• AtomicBooleanArray ：原子更新布尔类型数组的元素

• AtomicBoolean ：原子更新布尔类型
• AtomicInteger： 原子更新整型
• AtomicLong: 原子更新长整型