ReentrantLock源码解读

Posted 2020-09-10

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
    //ReentrantLock 有两种锁：公平锁，非公平锁
    private final Sync sync;
     //并发包基本 都是基于aqs
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {...}
    //非公平锁   
    static final class NonfairSync extends Sync {...}
    //公平锁
    static final class FairSync extends Sync {...}
    //默认非公平锁
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

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

}

先看看lock方法（非公平为例）：

public void lock() {
    sync.lock();
}
final void lock() {
    //这边首先要知道 state 是个锁定标志，0 说明是空闲
    //如果空闲，修改为 1，设置当前线程获取锁
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
    //获取锁
        acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

从字面理解：尝试获取锁，如果失败，则加入获取锁的队列，加入之前 需要先创建node节点 ，默认是独占式的，这边先声明aqs有两种锁模式（共享式，独占式），这里可以看到ReentrantLock是独占式的；

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
          //再次尝试获取锁，如果失败说明出现并发
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
          //考虑到ReentrantLock可以重入锁 ，获取锁跟释放锁都是成双成对出现，
          //对上线做一个校验，如果重入锁 返回true 
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

如果获取 锁失败，回到acquire()方法，加入 获取锁队列，先看增加节点的方法：

private Node addWaiter(Node mode) {
   Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
   Node pred = tail;
   if (pred != null) {
        //如果尾部node不为空，则把新增的node加到尾部，添加也是基于CAS
        //如果添加失败，说明出现并发，走enq
       node.prev = pred;
       if (compareAndSetTail(pred, node)) {
           pred.next = node;
           return node;
       }
   } 
   enq(node);
   return node;
}
private Node enq(final Node node) {
        //如果是FIFO,是从head的下个node开始 ！！
    for (;;) {
        //这里是死循环，确保把新增的节点加到tail
        Node t = tail;
        if (t == null) {
            //如果尾部为空，new一个node为头部，尾部也为这个头部的节点
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            //把新增node加到尾部
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

节点创建完，然后是加到 队列

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
  boolean failed = true;
  try {
     boolean interrupted = false;
     for (;;) {
        final Node p = node.predecessor();
        if (p == head && tryAcquire(arg)) {
            //如果上一个节点刚好是头节点，也许已经释放锁，尝试获取锁
            setHead(node);
            p.next = null; // help GC
            failed = false;
            return interrupted;
        }
        if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
            //检查前一个节点的状态，看当前获取锁失败的线程是否需要挂起。
           parkAndCheckInterrupt())
           //如果需要，借助JUC包下的LockSopport类的静态方法Park挂起当前线程。
           //直到被唤醒。
            interrupted = true;
     }
   } finally {
       if (failed)
           cancelAcquire(node);
   }
}
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    
    int ws = pred.waitStatus;
    
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}
public static void park(Object blocker) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    setBlocker(t, blocker);
    unsafe.park(false, 0L);//0:永久
    setBlocker(t, null);
}

上面有提到Node，其实它是 aqs很重要的内部 结构

abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {
    
   private transient volatile Node head;

    private transient volatile Node tail;

    private volatile int state;
   
   static final class Node {
    
    static final Node SHARED = new Node();
    
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    static final int CANCELLED =  1;//节点取消
    
    static final int SIGNAL    = -1;//节点等待触发
   
    static final int CONDITION = -2;//节点等待条件

    static final int PROPAGATE = -3;//节点状态需要向后传播。
    
    //有上面四种状态 只有当前节点的前一个节点为SIGNAL时，才能当前节点才能被挂起。
    volatile int waitStatus;
    
    volatile Node prev;

    volatile Node next;

    volatile Thread thread;

    Node nextWaiter; 
   }

        

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