章節(jié)目錄

• 什么是重入鎖
• 底層實現(xiàn)-如何實現(xiàn)重入
• 公平與非公平獲取鎖的區(qū)別與底層實現(xiàn)

1.什么是重入鎖

1.1 重入鎖的定義

重入鎖ReentrantLock，支持重入的鎖，表示一個線程對資源的重復(fù)加鎖。

1.2 重入鎖的特性

1.重進(jìn)入
2.非/公平性獲取鎖

1.3 自定義同步器Mutex 的缺陷

當(dāng)線程調(diào)用Mutex的lock()方法獲取鎖之后，再次調(diào)用lock()方法，該線程將會被
自己阻塞，原因是Mutex在實現(xiàn)tryAcquire(int acquires)方法時沒有考慮占有鎖
的線程再次獲取鎖的場景。

1.4 ReentrantLock & synchronized 關(guān)鍵字

1.synchronized 關(guān)鍵字支持隱式的重進(jìn)入
2.ReentrantLock 在調(diào)用lock() 方法時，已經(jīng)獲取到鎖的線程，能夠再次調(diào)用
lock()方法獲取到鎖而不被阻塞，即可支持重入

1.4 公平性獲取鎖

事實上 公平鎖機(jī)制往往沒有非公平性機(jī)制獲取鎖的效率高，因為會牽扯到頻繁的上下文切換，但公平鎖可以減少饑餓發(fā)生的概率，等待越久的請求越能得到優(yōu)先滿足。

2. 底層實現(xiàn)-如何實現(xiàn)重入

重進(jìn)入是指任意線程在獲取到鎖之后能夠再次獲取該鎖，而不被阻塞，改特性實現(xiàn)需要解決以下兩個問題：

• 線程再次獲取鎖

  線程再次獲取鎖。鎖需要去識別獲取鎖的線程是否為當(dāng)前占據(jù)鎖的線程，如果是，則再次成功獲取。
  

• 鎖的最終釋放

  線程重復(fù)n次獲取了鎖，隨后在第n次釋放鎖，鎖的釋放要求鎖對于被獲取遞
  增的次數(shù)進(jìn)行遞減操作，當(dāng)計數(shù)==0時表示鎖已經(jīng)成功釋放。
  

2.1 可重入鎖的源碼
非公平性獲取同步狀態(tài)(鎖)的 nonfairTryAcquire() 方法

    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;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

該方法增加了再次獲取同步狀態(tài)的處理邏輯:通過判斷當(dāng)前線程是否為獲取鎖的線程來決定獲取操作是否成功，如果是獲取鎖的線程的再次請求 則將同步狀態(tài)值計數(shù)器進(jìn)行遞增并返回true，表示獲取同步狀態(tài)成功。

釋放同步狀態(tài)(鎖)

protected final boolean tryRelease(int releases) {
            int c = getState() - releases;
            if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            boolean free = false;
            if (c == 0) {
                free = true;
                setExclusiveOwnerThread(null);
            }
            setState(c);
            return free;
        }

如果該鎖被獲取了n次，那么前n-1此tryRelease(int release) 方法必須返回false，而只有同步狀態(tài)完全釋放了，才能返回true。

3.公平與非公平獲取鎖的區(qū)別與底層實現(xiàn)

3.1 公平性獲取鎖的底層實現(xiàn)
公平性獲取鎖即按照客觀時間順序，F(xiàn)IFO方式獲取同步狀態(tài)
具體源碼如下所示

  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;
        }

公平性獲取同步狀態(tài)的與非公平性獲取同步狀態(tài)的區(qū)別在于hasQueuedPredecessors()方法的使用，即加入了當(dāng)前節(jié)點是否有前驅(qū)節(jié)點的判斷，如果該方法返回true,則表示有線程比當(dāng)前線程更早的加入到同步隊列（更早的請求獲取鎖），因此需要等待前驅(qū)線程獲取并釋放鎖之后才能繼續(xù)獲取鎖。

非公平性獲取鎖的實現(xiàn)

• 公平性獲取鎖保證了鎖的獲取順序按照FIFO原則，不會出現(xiàn)線程“饑餓”的現(xiàn)象，但代價是進(jìn)行大量的線程切換。
• 非公平性鎖雖然可能造成線程饑餓，但是有極少的線程切換，保證了其更大的吞吐量。