深入淺析Java中concurrency的非公平鎖

深入淺析Java中concurrency的非公平鎖？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

獲取非公平鎖(基于JDK1.7.0_40)

非公平鎖和公平鎖在獲取鎖的方法上，流程是一樣的；它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在“嘗試獲取鎖的機制不同”。簡單點說，“公平鎖”在每次嘗試獲取鎖時，都是采用公平策略(根據(jù)等待隊列依次排序等待)；而“非公平鎖”在每次嘗試獲取鎖時，都是采用的非公平策略(無視等待隊列，直接嘗試獲取鎖，如果鎖是空閑的，即可獲取狀態(tài)，則獲取鎖)。 

1. lock()

lock()在ReentrantLock.java的NonfairSync類中實現(xiàn)，它的源碼如下：
final void lock() {
  if (compareAndSetState(0, 1))
    setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
  else
    acquire(1);
}

說明：

lock()會先通過compareAndSet(0, 1)來判斷“鎖”是不是空閑狀態(tài)。是的話，“當前線程”直接獲取“鎖”；否則的話，調(diào)用acquire(1)獲取鎖。

(01) compareAndSetState()是CAS函數(shù)，它的作用是比較并設置當前鎖的狀態(tài)。若鎖的狀態(tài)值為0，則設置鎖的狀態(tài)值為1。

(02) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread())的作用是，設置“當前線程”為“鎖”的持有者。

“公平鎖”和“非公平鎖”關于lock()的對比

1. 公平鎖   -- 公平鎖的lock()函數(shù)，會直接調(diào)用acquire(1)。
2. 非公平鎖 -- 非公平鎖會先判斷當前鎖的狀態(tài)是不是空閑，是的話，就不排隊，而是直接獲取鎖。

2. acquire()

acquire()在AQS中實現(xiàn)的，它的源碼如下：

public final void acquire(int arg) {
  if (!tryAcquire(arg) &&
    acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
    selfInterrupt();
}

(01) “當前線程”首先通過tryAcquire()嘗試獲取鎖。獲取成功的話，直接返回；嘗試失敗的話，進入到等待隊列依次排序，然后獲取鎖。

(02) “當前線程”嘗試失敗的情況下，會先通過addWaiter(Node.EXCLUSIVE)來將“當前線程”加入到"CLH隊列(非阻塞的FIFO隊列)"末尾。

(03) 然后，調(diào)用acquireQueued()獲取鎖。在acquireQueued()中，當前線程會等待它在“CLH隊列”中前面的所有線程執(zhí)行并釋放鎖之后，才能獲取鎖并返回。如果“當前線程”在休眠等待過程中被中斷過，則調(diào)用selfInterrupt()來自己產(chǎn)生一個中斷。

“公平鎖”和“非公平鎖”關于acquire()的對比

公平鎖和非公平鎖，只有tryAcquire()函數(shù)的實現(xiàn)不同；即它們嘗試獲取鎖的機制不同。這就是我們所說的“它們獲取鎖策略的不同所在之處”！

非公平鎖的tryAcquire()在ReentrantLock.java的NonfairSync類中實現(xiàn)，源碼如下：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
  return nonfairTryAcquire(acquires);
}

nonfairTryAcquire()在ReentrantLock.java的Sync類中實現(xiàn)，源碼如下：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
  // 獲取“當前線程”
  final Thread current = Thread.currentThread();
  // 獲取“鎖”的狀態(tài)
  int c = getState();
  // c=0意味著“鎖沒有被任何線程鎖擁有”
  if (c == 0) {
    // 若“鎖沒有被任何線程鎖擁有”，則通過CAS函數(shù)設置“鎖”的狀態(tài)為acquires。
    // 同時，設置“當前線程”為鎖的持有者。
    if (compareAndSetState(0, acquires)) {
      setExclusiveOwnerThread(current);
      return true;
    }
  }
  else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
    // 如果“鎖”的持有者已經(jīng)是“當前線程”，
    // 則將更新鎖的狀態(tài)。
    int nextc = c + acquires;
    if (nextc < 0) // overflow
      throw new Error("Maximum lock count exceeded");
    setState(nextc);
    return true;
  }
  return false;
}

說明：

根據(jù)代碼，我們可以分析出，tryAcquire()的作用就是嘗試去獲取鎖。

(01) 如果“鎖”沒有被任何線程擁有，則通過CAS函數(shù)設置“鎖”的狀態(tài)為acquires，同時，設置“當前線程”為鎖的持有者，然后返回true。

(02) 如果“鎖”的持有者已經(jīng)是當前線程，則將更新鎖的狀態(tài)即可。

(03) 如果不術語上面的兩種情況，則認為嘗試失敗。

“公平鎖”和“非公平鎖”關于tryAcquire()的對比
公平鎖和非公平鎖，它們嘗試獲取鎖的方式不同。

公平鎖在嘗試獲取鎖時，即使“鎖”沒有被任何線程鎖持有，它也會判斷自己是不是CLH等待隊列的表頭；是的話，才獲取鎖。

而非公平鎖在嘗試獲取鎖時，如果“鎖”沒有被任何線程持有，則不管它在CLH隊列的何處，它都直接獲取鎖。

釋放非公平鎖(基于JDK1.7.0_40)

非公平鎖和公平鎖在釋放鎖的方法和策略上是一樣的。

總結(jié)

公平鎖和非公平鎖的區(qū)別，是在獲取鎖的機制上的區(qū)別。表現(xiàn)在，在嘗試獲取鎖時 —— 公平鎖，只有在當前線程是CLH等待隊列的表頭時，才獲取鎖；而非公平鎖，只要當前鎖處于空閑狀態(tài)，則直接獲取鎖，而不管CLH等待隊列中的順序。

只有當非公平鎖嘗試獲取鎖失敗的時候，它才會像公平鎖一樣，進入CLH等待隊列排序等待。

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