ReentrantLock 源码解读

news2024/10/3 2:27:58

一、ReentrantLock

ReentrantLock 是 java JUC 中的一个可重入锁，在上篇文章讲解 AQS 源码的时候提到 ReentrantLock 锁是基于 AQS 实现的，那是如何使用的 AQS 呢，本篇文章一起带大家看下 ReentrantLock 的源码。

在 AQS 中，如果需要使用AQS的特征则需要子类根据使用的场景，重写下面方法，

//查询是否正在独占资源，condition会使用
boolean isHeldExclusively()	
//独占模式，尝试获取资源，成功则返回true，失败则返回false
boolean tryAcquire(int arg)
//独占模式，尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false
boolean tryRelease(int arg)
//共享模式，尝试获取资源，如果返回负数表示失败，否则表示成功。
int tryAcquireShared(int arg)
//共享模式，尝试释放资源，成功则返回true，失败则返回false。
boolean tryReleaseShared(int arg)

由于这里 ReentrantLock 锁的特性，所以下面我们只需关注独占模式下的几个方法即可。

说明：本文中关于 AQS 中的方法没有做过多的解释，不了解的小伙伴可以看下这篇对 AQS 源码分析的文章，和当前文章在同一专栏：

https://blog.csdn.net/qq_43692950/article/details/129367736

下面一起开始 ReentrantLock 源码的分析：

二、ReentrantLock 的 Sync、FairSync、NonfairSync

2.1 Sync、FairSync、NonfairSync

在声明 ReentrantLock 锁时，有两种方式，一种是无参构造函数，一种则需要指定一个 fair 参数：

new ReentrantLock();
new ReentrantLock(false);

当使用无参构造函数声明时，则是创建了一个 NonfairSync 对象：

在这里插入图片描述

通过有参的构造函数，则根据传入的 fair 可以选择创建一个 FairSync 对象：

在这里插入图片描述

其实这里也不难理解 NonfairSync 和 FairSync 其实就是ReentrantLock 锁中的非公平锁和公平锁两种类型。

点到这两个类中，可以看到都继承自 Sync 类：

在这里插入图片描述

而 Sync 类，则继承了 AQS ：

在这里插入图片描述

到这里了，我们寻找几个关键的方法，在AQS中独占模式下，两大关键的方法是交由子类进行实现的，分别是 tryAcquire 尝试获取资源，和 tryRelease 尝试释放资源。

首先来看 tryAcquire 尝试获取资源：

通过 Sync 类的实现源码发现并没有重写 tryAcquire 方法，那该方法肯定在下面的子类FairSync 和 NonfairSync ，分别看下源码确实存在重写的方法：

在这里插入图片描述

2.2 NonfairSync 下的 tryAcquire

首先看下 NonfairSync 的 tryAcquire 实现逻辑，可以看到又调用了 nonfairTryAcquire 就是 Sync 类中的 nonfairTryAcquire ，从命名上可以分析出就是非公平锁的尝试获取资源，直观就是非公平锁下获取锁操作：

在这里插入图片描述
进入到 Sync 类中的 nonfairTryAcquire中，可以看到首先获取到 AQS 中的共享资源 state，如果 state 等于 0 ，则将 state 的值修改为 acquires（默认为1，下面会分析到），并设置AQS的独占线程为当前线程，并返回 true ，说白了不就是获取到锁了吗，那就可以理解为 state 等于 0 即是无锁的状态，下面将 state 的值修改为 acquires 就是获取到锁了，改变资源的状态：

在这里插入图片描述

接着如果 state 的值不是 0 ，则当前锁已经被别的线程持有了，这里又判断了下，如果持有锁的线程正好是当前的线程，那不就是锁的重入吗，这种情况下可以直接获得锁，不过这里为了记录重入的次数，对 state 共享资源进行了 + acquires 操作，其实就是 +1 操作。

在这里插入图片描述

如果都没有成功，那此时则获取锁失败，返回 false

2.3 FairSync下的 tryAcquire

在 FairSync 类下的 tryAcquire 方法中，和前面 NonfairSync 类似，但不同的是，在获取到锁时，也就是拿到 state 等于 0 ，进行修改资源时，多了步 hasQueuedPredecessors 的判断：

在这里插入图片描述

下面可以进到 hasQueuedPredecessors 的方法中，可以看到是由 AQS 提供的方法，主要就是判断当前节点线程的前面是否还有等待的线程，因为 FairSync 实现的是公平锁的原则，如果当前线程前面还有等待线程，则获取锁资源也轮不到自个，让前面的老大先来：

在这里插入图片描述
hasQueuedPredecessors 方法理解后，其余的逻辑则和 NonfairSync 中的一致了。

2.4 tryRelease

到这里已经了解到了tryAcquire 尝试获取资源的逻辑，上面提到了两个重要方法，还有一个 tryRelease 没有分析逻辑，还是首先看 Sync 类中是否有重写该方法：

通过源码可以看到，在 Sync 类中就已经对 tryRelease 进行了重写，而 NonfairSync 和 FairSync 中都没有重写该方法，那释放资源就是走的 Sync 类下的 tryRelease 方法：
在这里插入图片描述

在该方法中，可以看到首先还是获取到了 AQS 中的 state 共享资源，然后对该资源进行 - releases （默认releases为1，下面会提到）操作，其实就是 -1 操作：

在这里插入图片描述
接着判断了下，如果当前线程不是持有锁线程，就抛出异常，也好理解，没有持有锁的线程跑过来释放锁，那肯定有问题了呀。

接着再进行判断 state 是不是等于 0 ，上面讲到在锁重入的情况下，记录重入的次数是对 state 进行 +1 操作，而这边又对 state 进行 -1 操作，如果减到最后 state 有成了最初的 0 ，那不就是重入的锁和当前持有的锁都释放完了吗，这个时候就可以将持有锁的线程置为空了，并修改最新的 state ：

在这里插入图片描述

看到这里就会发现获取锁和释放锁，无非就是对 AQS 中的共享资源进行操作。理解了这两大核心的方法后，下面就可以看如何运用在 ReentrantLock 中的了。

三、lock.lock()

在 ReentrantLock 中，需要获取锁时，直接使用 lock.lock() 即可，那 lock.lock() 到底做了什么呢，点到该方法中，可以看到是调用的 Sync 的 lock 方法，而 Sync 中的lock 方法是抽象方法，具体实现肯定在子类的 NonfairSync、 FairSync 中。

在这里插入图片描述

3.1 NonfairSync.lock()

首先看点 NonfairSync 非公平锁中的 lock 方法，直接进行了将 AQS 中的共享资源 state 由 0 改为 1 ，如果修改成功，根据上面分析的结论不就是获取锁成功了吗，可以将AQS中的独占线程设为自己了。但是如果其他线程修改成功了，这里使用 CAS 就会修改失败，因此就会进到 acquire 方法，注意这里传递的参数默认就是 1 ，对应着前面括号中的说明：

在这里插入图片描述