可重入锁ReentrantLock源码解析

2024-06-04 08:32
文章标签 源码 解析 reentrantlock 重入

本文主要是介绍可重入锁ReentrantLock源码解析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

概述

ReentrantLock：一个可重入互斥锁，具有与使用synchronized方法和语句访问的隐式监视锁相同的基本行为和语义，但具有扩展功能。比如实现公平锁、超时处理、锁中断。

ReentrantLock由最后一个成功锁定且尚未解锁的线程拥有 。当锁不是由另一个线程拥有时，调用lock的线程将成功获取锁。 如果当前线程已经拥有该锁，该方法将立即返回，加锁次数+1。 当前线程是否持有该锁可以使用方法isHeldByCurrentThread()和getHoldCount()进行检查。
该类的构造函数接受可选的公平参数，当设置true ，即可以使用公平锁。在竞争时，锁有利于授予等待最长时间的线程。 否则，该锁不保证任何特定的访问顺序。 锁竞争比较激烈时，公平锁比非公平锁的整体吞吐量小（通常要慢很多），但是具有更小的时间差异来获得锁定并保证更少的饥饿死锁，饥饿死锁的意思是某一个线程一直获取锁但是一直获取不到，这个在非公平锁的场景是会存在的。 但是请注意，锁的公平性不能保证线程调度的公平性。 因此，使用公平锁的线程可以连续获得多次。
建议的做法是unlock一定要在finally中调用，这样能保证锁的释放，避免死锁，如：

class X {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();// ...public void m() {lock.lock();  // block until condition holds（阻塞,直到条件成立）try {// ... method body} finally {lock.unlock()}}}}

除了实现Lock接口，这个类定义了许多public种protected方法用于检查锁的状态。 其中一些方法仅适用于仪器和监控。
此类的序列化与内置锁的操作方式相同：反序列化锁处于未锁定状态，无论其序列化时的状态如何。
此锁最多支持同一个线程的2147483647递归锁。 尝试超过此限制会导致Error从锁定方法中抛出。

我们看下Lock源码：

/*** Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得的更广泛的锁定操作。* 它们允许更灵活的结构化，可能具有完全不同的属性，并且可以支持多个相关联的对象Condition 。*/
public interface Lock {void lock();void lockInterruptibly() throws InterruptedException;boolean tryLock();boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;void unlock();Condition newCondition();
}

ReentrantLock使用了NonfairSync、FairSync这两个Sync的子类来实现公平锁与非公平锁，默认是非公平锁。所以我们先看看Sync、NonfairSync、FairSync的实现。

一、Sync源码

	/*** Base of synchronization control for this lock. Subclassed* into fair and nonfair versions below. Uses AQS state to* represent the number of holds on the lock.*/abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L;abstract void lock();/*** Performs non-fair tryLock.  tryAcquire is implemented in* subclasses, but both need nonfair try for trylock method.*/final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {//这个线程第一次加锁，使用CAS设置state=1if (compareAndSetState(0, acquires)) {//设置当前锁的当前持有线程，然后退出并返回成功setExclusiveOwnerThread(current);return true;}} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {//如果不是第一次加锁，则state向上加acquires（这里默认是1）int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflowthrow new Error("Maximum lock count exceeded"); //最大支持2147483647次重入setState(nextc);return true;}return false;}protected final boolean tryRelease(int releases) {int c = getState() - releases;if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())throw new IllegalMonitorStateException();boolean free = false;if (c == 0) {//只有释放锁的次数与加锁次数一致，才能完全释放锁free = true;setExclusiveOwnerThread(null);}setState(c);return free;}protected final boolean isHeldExclusively() {return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();}final ConditionObject newCondition() {return new ConditionObject();}// Methods relayed from outer classfinal Thread getOwner() {return getState() == 0 ? null : getExclusiveOwnerThread();}final int getHoldCount() {return isHeldExclusively() ? getState() : 0;}final boolean isLocked() {return getState() != 0;}/*** Reconstitutes the instance from a stream (that is, deserializes it).* 反序列化，重置为未加锁状态*/private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {s.defaultReadObject();setState(0); // reset to unlocked state}}

二、NonfairSync源码

    static final class NonfairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;/*** Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal* acquire on failure.*/final void lock() {//因为是非公平锁，只要锁没有被占有，那么直接加锁成功，不必调用acquire()方法去阻塞等待。if (compareAndSetState(0, 1))setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());else//调用acquire()方法去阻塞等待acquire(1);}protected final boolean tryAcquire(int acquires) {return nonfairTryAcquire(acquires);}}

三、FairSync源码

static final class FairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;final void lock() {//直接调用acquire()方法去阻塞等待acquire(1);}/*** Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless* recursive call or no waiters or is first.*/protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {//为保证公平锁，就算当前锁没有被持有，除非自己是第一个，否则不能加锁，因为是tryAcquire尝试加锁，所以不用阻塞，尝试失败就返回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;}}

四、ReentrantLock源码实现

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {private static final long serialVersionUID = 7373984872572414699L;private final Sync sync;abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {// ... 省略 ...}static final class NonfairSync extends Sync {// ... 省略 ...}static final class FairSync extends Sync {// ... 省略 ...}/*** Creates an instance of {@code ReentrantLock}.* This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.*/public ReentrantLock() {sync = new NonfairSync();}/*** Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the* given fairness policy.** @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy*/public ReentrantLock(boolean fair) {sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();}public void lock() {sync.lock();}//如果当前线程不是中断状态则获得锁, 如果当前线程被中断则出现异常。如果是已经在阻塞队列，这个里面会有个循环，不断去获取锁，并判断当前线程是否中断状态，如果是中断状态，则抛出异常，并退出阻塞队列。这样可以在等待一段时间后，及时退出阻塞队列，去做别的事情，避免死锁。public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {sync.acquireInterruptibly(1);}//tryLock()方法默认调用nonfairTryAcquire()，只要锁可用，即使当前有其他线程正在等待，它也会成功public boolean tryLock() {return sync.nonfairTryAcquire(1);}public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException {return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));}public void unlock() {sync.release(1);}public Condition newCondition() {return sync.newCondition();}public int getHoldCount() {return sync.getHoldCount();}public boolean isHeldByCurrentThread() {return sync.isHeldExclusively();}public boolean isLocked() {return sync.isLocked();}public final boolean isFair() {return sync instanceof FairSync;}protected Thread getOwner() {return sync.getOwner();}public final boolean hasQueuedThreads() {return sync.hasQueuedThreads();}public final boolean hasQueuedThread(Thread thread) {return sync.isQueued(thread);}public final int getQueueLength() {return sync.getQueueLength();}protected Collection<Thread> getQueuedThreads() {return sync.getQueuedThreads();}public boolean hasWaiters(Condition condition) {if (condition == null)throw new NullPointerException();if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))throw new IllegalArgumentException("not owner");return sync.hasWaiters((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);}public int getWaitQueueLength(Condition condition) {if (condition == null)throw new NullPointerException();if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))throw new IllegalArgumentException("not owner");return sync.getWaitQueueLength((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);}protected Collection<Thread> getWaitingThreads(Condition condition) {if (condition == null)throw new NullPointerException();if (!(condition instanceof AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject))throw new IllegalArgumentException("not owner");return sync.getWaitingThreads((AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject)condition);}public String toString() {Thread o = sync.getOwner();return super.toString() + ((o == null) ?"[Unlocked]" :"[Locked by thread " + o.getName() + "]");}
}

能看出来，无论公平锁还是非公平锁，lock()方法都是阻塞的，公平与否区别在于当state是0时，非公平锁此时调用lock()方法会直接加锁，公平锁会判断自己是不是阻塞队列中最靠前的一个，是则加锁，否则就进入阻塞队列等待。
阻塞可能会导致线程一直等待，造成资源的浪费或者线程死锁，此时我们可以通过trylock()方法，它调用获取锁失败后是直接返回，不会进入阻塞队列。或者通过lockInterruptibly()方法，可以随时中断当前线程的阻塞等待状态并退出阻塞队列。

五、Condition类详解

在Java中，Condition类是Java.util.concurrent包下的一个接口，用于支持线程的等待和通知机制。它通常与Lock接口一起使用，用于实现线程间的同步和协调。
Condition类提供了以下方法：

  1. await()：使当前线程等待，直到被其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒。
  2. awaitUninterruptibly()：类似于await()方法，但是在等待期间不会响应线程中断。
  3. await(long time, TimeUnit unit)：使当前线程等待一段时间，在指定的时间内没有被其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒，将自动唤醒。
  4. awaitNanos(long nanosTimeout)：使当前线程等待一段纳秒时间，在指定的时间内没有被其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒，将自动唤醒。
  5. awaitUntil(Date deadline)：使当前线程等待直到某个时间，如果在指定时间内没有被其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒，将自动唤醒。
  6. signal()：唤醒一个等待在Condition上的线程，并使其从await()方法返回。
  7. signalAll()：唤醒所有等待在Condition上的线程，并使它们从await()方法返回。使用示例：
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ConditionExample {private final Lock lock = new ReentrantLock();private final Condition condition = lock.newCondition();public void doSomething() {lock.lock();try {// 等待条件condition.await();// 执行其他操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}//由其它线程来调用这个方法，唤醒线程public void notifyThread() {lock.lock();try {// 唤醒线程condition.signal();} finally {lock.unlock();}}
}

这篇关于可重入锁ReentrantLock源码解析的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1029569。

相关文章

Python实现无痛修改第三方库源码的方法详解

Python实现无痛修改第三方库源码的方法详解

《Python实现无痛修改第三方库源码的方法详解》很多时候,我们下载的第三方库是不会有需求不满足的情况,但也有极少的情况,第三方库没有兼顾到需求,本文将介绍几个修改源码的操作,大家可以根据需求进行选择... 目录需求不符合模拟示例 1. 修改源文件2. 继承修改3. 猴子补丁4. 追踪局部变量需求不符合很
阅读更多...
Java的IO模型、Netty原理解析

Java的IO模型、Netty原理解析

《Java的IO模型、Netty原理解析》Java的I/O是以流的方式进行数据输入输出的,Java的类库涉及很多领域的IO内容：标准的输入输出,文件的操作、网络上的数据传输流、字符串流、对象流等,这篇... 目录1.什么是IO2.同步与异步、阻塞与非阻塞3.三种IO模型BIO（blocking I/O）NI
阅读更多...
Python 中的异步与同步深度解析(实践记录)

Python 中的异步与同步深度解析(实践记录)

《Python中的异步与同步深度解析(实践记录)》在Python编程世界里,异步和同步的概念是理解程序执行流程和性能优化的关键,这篇文章将带你深入了解它们的差异,以及阻塞和非阻塞的特性,同时通过实际... 目录python中的异步与同步：深度解析与实践异步与同步的定义异步同步阻塞与非阻塞的概念阻塞非阻塞同步
阅读更多...
Redis中高并发读写性能的深度解析与优化

Redis中高并发读写性能的深度解析与优化

《Redis中高并发读写性能的深度解析与优化》Redis作为一款高性能的内存数据库,广泛应用于缓存、消息队列、实时统计等场景,本文将深入探讨Redis的读写并发能力,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录引言一、Redis 并发能力概述1.1 Redis 的读写性能1.2 影响 Redis 并发能力的因素二、
阅读更多...
Spring MVC使用视图解析的问题解读

Spring MVC使用视图解析的问题解读

《SpringMVC使用视图解析的问题解读》：本文主要介绍SpringMVC使用视图解析的问题解读,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Spring MVC使用视图解析1. 会使用视图解析的情况2. 不会使用视图解析的情况总结Spring MVC使用视图
阅读更多...
利用Python和C++解析gltf文件的示例详解

利用Python和C++解析gltf文件的示例详解

《利用Python和C++解析gltf文件的示例详解》gltf,全称是GLTransmissionFormat,是一种开放的3D文件格式,Python和C++是两个非常强大的工具,下面我们就来看看如何... 目录什么是gltf文件选择语言的原因安装必要的库解析gltf文件的步骤1. 读取gltf文件2. 提
阅读更多...
Java中的runnable 和 callable 区别解析

Java中的runnable 和 callable 区别解析

《Java中的runnable和callable区别解析》Runnable接口用于定义不需要返回结果的任务,而Callable接口可以返回结果并抛出异常,通常与Future结合使用,Runnab... 目录1. Runnable接口1.1 Runnable的定义1.2 Runnable的特点1.3 使用Ru
阅读更多...
Spring 中 BeanFactoryPostProcessor 的作用和示例源码分析

Spring 中 BeanFactoryPostProcessor 的作用和示例源码分析

《Spring中BeanFactoryPostProcessor的作用和示例源码分析》Spring的BeanFactoryPostProcessor是容器初始化的扩展接口,允许在Bean实例化前... 目录一、概览1. 核心定位2. 核心功能详解3. 关键特性二、Spring 内置的 BeanFactory
阅读更多...
使用EasyExcel实现简单的Excel表格解析操作

使用EasyExcel实现简单的Excel表格解析操作

《使用EasyExcel实现简单的Excel表格解析操作》：本文主要介绍如何使用EasyExcel完成简单的表格解析操作,同时实现了大量数据情况下数据的分次批量入库,并记录每条数据入库的状态,感兴... 目录前言固定模板及表数据格式的解析实现Excel模板内容对应的实体类实现AnalysisEventLis
阅读更多...
Java的volatile和sychronized底层实现原理解析

Java的volatile和sychronized底层实现原理解析

《Java的volatile和sychronized底层实现原理解析》文章详细介绍了Java中的synchronized和volatile关键字的底层实现原理,包括字节码层面、JVM层面的实现细节,以... 目录1. 概览2. Synchronized2.1 字节码层面2.2 JVM层面2.2.1 ente
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2