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這篇文章將為大家詳細講解有關ReentrantLock重入鎖的示例分析,小編覺得挺實用的,因此分享給大家做個參考,希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
1. ReentrantLock的介紹
ReentrantLock重入鎖,是實現(xiàn)Lock接口的一個類,也是在實際編程中使用頻率很高的一個鎖,支持重入性,表示能夠?qū)蚕碣Y源能夠重復加鎖,即當前線程獲取該鎖再次獲取不會被阻塞。在java關鍵字synchronized隱式支持重入性(關于synchronized可以看這篇文章),synchronized通過獲取自增,釋放自減的方式實現(xiàn)重入。與此同時,ReentrantLock還支持公平鎖和非公平鎖兩種方式。
那么,要想完完全全的弄懂ReentrantLock的話,主要也就是ReentrantLock同步語義的學習:1. 重入性的實現(xiàn)原理;2. 公平鎖和非公平鎖。
2. 重入性的實現(xiàn)原理
要想支持重入性,就要解決兩個問題:
1. 在線程獲取鎖的時候,如果已經(jīng)獲取鎖的線程是當前線程的話則直接再次獲取成功;
2. 由于鎖會被獲取n次,那么只有鎖在被釋放同樣的n次之后,該鎖才算是完全釋放成功。
通過這篇文章,我們知道,同步組件主要是通過重寫AQS的幾個protected方法來表達自己的同步語義。
針對第一個問題,我們來看看ReentrantLock是怎樣實現(xiàn)的,以非公平鎖為例,判斷當前線程能否獲得鎖為例,核心方法為nonfairTryAcquire:
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); //1. 如果該鎖未被任何線程占有,該鎖能被當前線程獲取 if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } //2.若被占有,檢查占有線程是否是當前線程 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { // 3. 再次獲取,計數(shù)加一 int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; }
這段代碼的邏輯也很簡單,具體請看注釋。
為了支持重入性,在第二步增加了處理邏輯,如果該鎖已經(jīng)被線程所占有了,會繼續(xù)檢查占有線程是否為當前線程,如果是的話,同步狀態(tài)加1返回true,表示可以再次獲取成功。
每次重新獲取都會對同步狀態(tài)進行加一的操作,那么釋放的時候處理思路是怎樣的了?(依然還是以非公平鎖為例)核心方法為tryRelease:
protected final boolean tryRelease(int releases) { //1. 同步狀態(tài)減1 int c = getState() - releases; if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) { //2. 只有當同步狀態(tài)為0時,鎖成功被釋放,返回true free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } // 3. 鎖未被完全釋放,返回false setState(c); return free; }
代碼的邏輯請看注釋,需要注意的是,重入鎖的釋放必須得等到同步狀態(tài)為0時鎖才算成功釋放,否則鎖仍未釋放。如果鎖被獲取n次,釋放了n-1次,該鎖未完全釋放返回false,只有被釋放n次才算成功釋放,返回true。
到現(xiàn)在我們可以理清ReentrantLock重入性的實現(xiàn)了,也就是理解了同步語義的第一條。
3. 公平鎖與公平鎖
ReentrantLock支持兩種鎖:公平鎖和非公平鎖。
何謂公平性,是針對獲取鎖而言的,如果一個鎖是公平的,那么鎖的獲取順序就應該符合請求上的絕對時間順序,滿足FIFO。ReentrantLock的構造方法無參時是構造非公平鎖,源碼為:
public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync(); }
另外還提供了另外一種方式,可傳入一個boolean值,true時為公平鎖,false時為非公平鎖,源碼為:
public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); }
在上面非公平鎖獲取時(nonfairTryAcquire方法)只是簡單的獲取了一下當前狀態(tài)做了一些邏輯處理,并沒有考慮到當前同步隊列中線程等待的情況。
我們來看看公平鎖的處理邏輯是怎樣的,核心方法為:
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; } }
這段代碼的邏輯與nonfairTryAcquire基本上一致,唯一的不同在于增加了hasQueuedPredecessors的邏輯判斷,方法名就可知道該方法用來判斷當前節(jié)點在同步隊列中是否有前驅(qū)節(jié)點的判斷,如果有前驅(qū)節(jié)點說明有線程比當前線程更早的請求資源,根據(jù)公平性,當前線程請求資源失敗。如果當前節(jié)點沒有前驅(qū)節(jié)點的話,再才有做后面的邏輯判斷的必要性。
公平鎖每次都是從同步隊列中的第一個節(jié)點獲取到鎖,而非公平性鎖則不一定,有可能剛釋放鎖的線程能再次獲取到鎖。
公平鎖 VS 非公平鎖
公平鎖每次獲取到鎖為同步隊列中的第一個節(jié)點,保證請求資源時間上的絕對順序,而非公平鎖有可能剛釋放鎖的線程下次繼續(xù)獲取該鎖,則有可能導致其他線程永遠無法獲取到鎖,造成“饑餓”現(xiàn)象。
公平鎖為了保證時間上的絕對順序,需要頻繁的上下文切換,而非公平鎖會降低一定的上下文切換,降低性能開銷。因此,ReentrantLock默認選擇的是非公平鎖,則是為了減少一部分上下文切換,保證了系統(tǒng)更大的吞吐量。
關于“ReentrantLock重入鎖的示例分析”這篇文章就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助,使各位可以學到更多知識,如果覺得文章不錯,請把它分享出去讓更多的人看到。
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