ReentrantLock源码分析
2020-01-19 16:02:03来源:博客园 阅读 ()
ReentrantLock源码分析
概述
ReentrantLock是一个可重入的互斥锁,也被称为独占锁。它支持公平锁和非公平锁两种模式。
ReentrantLock的使用方法
下面看一个最初级的例子:
public class Test {
//默认内部采用非公平实现
ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
public void myMethor(){
lock.lock();
//需要加锁的一些操作
//一定要确保unlock能被执行到,尤其是在存在异常的情况下
lock.unlock();
}
}
在进入方法后,在需要加锁的一些操作执行之前需要调用lock方法,在jdk文档中对lock方法详细解释如下:
获得锁。
如果锁没有被另一个线程占用并且立即返回,则将锁定计数设置为1。 如果当前线程已经保持锁定,则保持计数增加1,该方法立即返回。 如果锁被另一个线程保持,则当前线程将被禁用以进行线程调度,并且在锁定已被获取之前处于休眠状态,此时锁定保持计数被设置为1。
这里也很好的解释了什么是可重入锁,如果一个线程已经持有了锁,它再次请求获取自己已经拿到的锁,是能够获取成功的,这就是可重入锁。
在需要加锁的代码执行完毕之后,就会调用unlock释放掉锁。在jdk文档之中对,unlock的解释如下:
尝试释放此锁。
如果当前线程是该锁的持有者,则保持计数递减。 如果保持计数现在为零,则锁定被释放。 如果当前线程不是该锁的持有者,则抛出IllegalMonitorStateException 。
在这里有一个需要注意的地点,lock和unlock都反复提到了一个计数,这主要是因为ReentrantLock是可重入的。每次获取锁(重入)就将计数器加一,每次释放的时候的计数器减一,直到计数器为0,就将锁释放掉了。
以上就是最基础,最简单的使用方法。其余的一些方法,都是一些拓展的功能,查看jdk文档即可知道如何使用。
源码分析
继承体系
可以看出ReentrantLock继承自AQS并实现了Lock接口。它内部有公平锁和非公平锁两种实现,这两种实现都是继承自Sync。根据ReentrantLock决定到底采用公平锁还是非公平锁实现。
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
核心方法源码分析
Lock方法
- 首先调用具体的Lock实现.sync可能是非公平锁实现也可能是公平锁实现,这取决于你new对象时的参数。
public void lock() {
sync.lock();
}
我们以非公平锁实现来看下面的下面的代码。
- 非公平锁的lock方法的具体实现如下
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
首先进来就是一个判断,其中判断的条件就是compareAndSetState(0, 1)
.毫无疑问这是一个CAS。它的意思时如果当前的state的值的为0就将1与其交换(可以理解为将1赋值给0)并返回true。其实在这一步如果state的值修改成功了,那么锁就获取成功了。setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread())
这行代码就是将当前线程设置为该排他锁的拥有者。
如果CAS失败了,那么就调用acquire(1);
- 如果初次获得锁失败就调用
qcquire(1)
这个方法的具体实现如下;
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
这个方法进来首先第一步就是调用tryAcquire(arg)
.
那么该方法是干什么的呢?
非公平锁实际是调用了这个实现:
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
它具体的实现是在nonfairTryAcquire(acquires)
中。
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState(); //获取锁的状态state,这就是前面我们CAS的操作对象
if (c == 0) {
//c==0说明没被其它获取
if (compareAndSetState(0, acquires)) { //CAS修改state
//CAS修改成功,说明获取锁成功,将当前线程设置为该排他锁的拥有者
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
//如果锁已经被占有,但是是被当前锁占有的(可重入的具体体现)
//计数器加一
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
//锁被其它线程占有,就返回false
return false;
}
- 第二次尝试获取锁失败后,就进行下一步操作
我们再会过头看void acquire(int arg)
首先尝试获取锁,获取成功就直接返回了,获取失败就会执行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)
进行排队。
这一行代码可以分为两部分看,一部分是addWaiter(Node.EXCLUSIVE)
一部分是acquireQueued
.我们先看addWaiter(Node.EXCLUSIVE)
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) {
//队列已经初始化了,就直接入队即可
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node; //返回
}
}
//队列没有初始化,初始化队列并入队
enq(node);
return node;
}
初始化对立对入队的具体实现如下:
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // Must initialize
//初始化队列
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
//队列初始化成功,进行入队
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
这里稍微补充一下这个AQS中的这个等待队列。
- 节点也创建了,等待队列也入了
现在该看boolean acquireQueued(final Node node, int arg)
方法了。
这个方法的具体实现如下:
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor(); //获取当前节点的先驱节点
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//如果当前节点的前一个节点是头节点,就会执行tryAcquire(arg)再次尝试获取锁
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
//根据情况进入park状态
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
unlock方法
- 和加锁类似,调用具体的实现
public void unlock() {
sync.release(1);
}
- 具体的release实现
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
//唤醒等待的线程,可以拿锁了
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
该方法首先就调用了tryRelease(arg)
方法,这个方法就是实现释放资源的关键。释放的具体操作,也印证了在jdk文档之中的关于unlock和lock的说明。
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases; //计算释放后的state的值
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
//如果当前线程没有持有锁,就抛异常
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false; //标记为释放失败
if (c == 0) {
//如果state为0了,说没没有线程占有该锁了
//进行重置所有者
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
//重置state的值
setState(c);
return free;
}
- 如果还有线程在等待锁资源,那么就可以唤醒它们了
回到boolean release(int arg)
看
if (h != null && h.waitStatus != 0)
//唤醒等待的线程,可以拿锁了
unparkSuccessor(h);
ReentrantLock的高阶使用方法
我们使用synchronized的时候,可以通过wait和notify来让线程等待,和唤醒线程。在ReentrantLock中,我们也可以使用Condition中的await和signal来使线程等待和唤醒。
以下面这段代码来解释:
public class Test {
static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
//获取到condition
static Condition condition=lock.newCondition();
public static class TaskA implements Runnable{
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备释放掉锁并等待");
//在此等待,直到其它线程唤醒
condition.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "重新拿到锁并执行");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
public static class TaskB implements Runnable{
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始唤醒等待的线程");
//唤醒等待的线程
condition.signal();
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "任务执行完毕");
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread taskA=new Thread(new TaskA(),"taskA");
Thread taskB=new Thread(new TaskB(),"taskB");
taskA.start();
taskB.start();
}
}
输出结果:
taskA开始执行
taskA准备释放掉锁并等待
taskB开始执行
taskB开始唤醒等待的线程
taskB任务执行完毕
taskA重新拿到锁并执行
现象解释:
首先taskA拿到锁,并执行,到condition.await();
释放锁,并进入阻塞。taskB因此拿到刚才taskA释放掉的锁,taskB开始执行。taskB执行到condition.signal();
唤醒了taskA,taskB继续执行,taskA因为拿不到锁,因此虽然已经被唤醒了,但是还是要等到taskB执行完毕,释放锁后,才有机会拿到锁,执行自己的代码。
那么这个过程,源码到底是如何实现的呢?
Condition源码分析
await()的源码分析
具体的实现如下:
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
Node node = addConditionWaiter(); //添加一个条件节点
int savedState = fullyRelease(node); //释放掉所有的资源
int interruptMode = 0;
while (!isOnSyncQueue(node)) {
//如果当前线程不在等待队列中,park阻塞
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break; //线程被中断就跳出循环
}
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
//取消条件队列中已经取消的等待节点的链接
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
//等待结束后处理中断
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
基本的步骤如下:
- 首先判断线程是否被中断,如果中断则抛出
InterruptedException()
异常 - 添加当前线程到条件队列中去,然后释放掉所有的资源
- 如果当前线程不在等待队列中,就直接park阻塞当前线程
signal()方法源码分析
具体的实现代码如下:
public final void signal() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
doSignal(first);
}
这个方法中最重要的也就是doSignal(first)
.
它的实现如下:
private void doSignal(Node first) {
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null; //解除等待队列中首节点的链接
} while (!transferForSignal(first) && //转移入等待队列
(first = firstWaiter) != null);
}
该方法所做的事情就是从等待队列中移除指定节点,并将其加入等待队列中去。
转移节点的方法实现如下:
final boolean transferForSignal(Node node) {
/*
* If cannot change waitStatus, the node has been cancelled.
*/
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
//CAS修改状态失败,说明节点被取消了,直接返回false
return false;
/*
* Splice onto queue and try to set waitStatus of predecessor to
* indicate that thread is (probably) waiting. If cancelled or
* attempt to set waitStatus fails, wake up to resync (in which
* case the waitStatus can be transiently and harmlessly wrong).
*/
Node p = enq(node); //加入节点到等待队列
int ws = p.waitStatus;
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
//如果前节点被取消,说明当前为最后一个等待线程,直接unpark唤醒,
LockSupport.unpark(node.thread);
return true;
}
至此ReentrantLock的源码分析就结束了!
原文链接:https://www.cnblogs.com/zofun/p/12215848.html
如有疑问请与原作者联系
标签:
版权申明:本站文章部分自网络,如有侵权,请联系:west999com@outlook.com
特别注意:本站所有转载文章言论不代表本站观点,本站所提供的摄影照片,插画,设计作品,如需使用,请与原作者联系,版权归原作者所有
- 你说研究过Spring里面的源码,循环依赖你会么? 2020-06-09
- 通俗理解spring源码(六)—— 默认标签(import、alias、be 2020-06-07
- 数据结构:用实例分析ArrayList与LinkedList的读写性能 2020-06-04
- 学习源码的第八个月,我成了Spring的开源贡献者 2020-06-02
- 数据分析 | 数据可视化图表,BI工具构建逻辑 2020-06-02
IDC资讯: 主机资讯 注册资讯 托管资讯 vps资讯 网站建设
网站运营: 建站经验 策划盈利 搜索优化 网站推广 免费资源
网络编程: Asp.Net编程 Asp编程 Php编程 Xml编程 Access Mssql Mysql 其它
服务器技术: Web服务器 Ftp服务器 Mail服务器 Dns服务器 安全防护
软件技巧: 其它软件 Word Excel Powerpoint Ghost Vista QQ空间 QQ FlashGet 迅雷
网页制作: FrontPages Dreamweaver Javascript css photoshop fireworks Flash