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

PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析

PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析

《PostgreSQL的扩展dict_int应用案例解析》dict_int扩展为PostgreSQL提供了专业的整数文本处理能力,特别适合需要精确处理数字内容的搜索场景,本文给大家介绍PostgreS... 目录PostgreSQL的扩展dict_int一、扩展概述二、核心功能三、安装与启用四、字典配置方法
阅读更多...
深度解析Java DTO(最新推荐)

深度解析Java DTO(最新推荐)

《深度解析JavaDTO(最新推荐)》DTO（DataTransferObject）是一种用于在不同层（如Controller层、Service层）之间传输数据的对象设计模式,其核心目的是封装数据,... 目录一、什么是DTO？DTO的核心特点：二、为什么需要DTO？（对比Entity）三、实际应用场景解析
阅读更多...
深度解析Java项目中包和包之间的联系

深度解析Java项目中包和包之间的联系

《深度解析Java项目中包和包之间的联系》文章浏览阅读850次，点赞13次，收藏8次。本文详细介绍了Java分层架构中的几个关键包：DTO、Controller、Service和Mapper。_jav... 目录前言一、各大包1.DTO1.1、DTO的核心用途1.2. DTO与实体类(Entity)的区别1
阅读更多...
Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

《Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧》本文解析了雪花算法的原理、Java实现及生产实践,涵盖ID结构、位运算技巧、时钟回拨处理、WorkerId分配等关键点,并探讨了百度UidGen... 目录一、雪花算法核心原理1.1 算法起源1.2 ID结构详解1.3 核心特性二、Java实现解析2.
阅读更多...
使用Python绘制3D堆叠条形图全解析

使用Python绘制3D堆叠条形图全解析

《使用Python绘制3D堆叠条形图全解析》在数据可视化的工具箱里,3D图表总能带来眼前一亮的效果,本文就来和大家聊聊如何使用Python实现绘制3D堆叠条形图,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录为什么选择 3D 堆叠条形图代码实现：从数据到 3D 世界的搭建核心代码逐行解析细节优化应用场景：3D 堆叠图
阅读更多...
深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧

《深度解析Python装饰器常见用法与进阶技巧》Python装饰器（Decorator）是提升代码可读性与复用性的强大工具,本文将深入解析Python装饰器的原理,常见用法,进阶技巧与最佳实践,希望可... 目录装饰器的基本原理函数装饰器的常见用法带参数的装饰器类装饰器与方法装饰器装饰器的嵌套与组合进阶技巧
阅读更多...
解析C++11 static_assert及与Boost库的关联从入门到精通

解析C++11 static_assert及与Boost库的关联从入门到精通

《解析C++11static_assert及与Boost库的关联从入门到精通》static_assert是C++中强大的编译时验证工具,它能够在编译阶段拦截不符合预期的类型或值,增强代码的健壮性,通... 目录一、背景知识：传统断言方法的局限性1.1 assert宏1.2 #error指令1.3 第三方解决
阅读更多...
全面解析MySQL索引长度限制问题与解决方案

全面解析MySQL索引长度限制问题与解决方案

《全面解析MySQL索引长度限制问题与解决方案》MySQL对索引长度设限是为了保持高效的数据检索性能,这个限制不是MySQL的缺陷,而是数据库设计中的权衡结果,下面我们就来看看如何解决这一问题吧... 目录引言：为什么会有索引键长度问题？一、问题根源深度解析mysql索引长度限制原理实际场景示例二、五大解决
阅读更多...
深度解析Spring Boot拦截器Interceptor与过滤器Filter的区别与实战指南

深度解析Spring Boot拦截器Interceptor与过滤器Filter的区别与实战指南

《深度解析SpringBoot拦截器Interceptor与过滤器Filter的区别与实战指南》本文深度解析SpringBoot中拦截器与过滤器的区别,涵盖执行顺序、依赖关系、异常处理等核心差异,并... 目录Spring Boot拦截器（Interceptor）与过滤器（Filter）深度解析：区别、实现
阅读更多...
深度解析Spring AOP @Aspect 原理、实战与最佳实践教程

深度解析Spring AOP @Aspect 原理、实战与最佳实践教程

《深度解析SpringAOP@Aspect原理、实战与最佳实践教程》文章系统讲解了SpringAOP核心概念、实现方式及原理,涵盖横切关注点分离、代理机制（JDK/CGLIB）、切入点类型、性能... 目录1. @ASPect 核心概念1.1 AOP 编程范式1.2 @Aspect 关键特性2. 完整代码实
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2