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這期內(nèi)容當中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)怎么在JAVA中使用ReentrantLock實現(xiàn)并發(fā),文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述,閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。
結(jié)合上面的ReentrantLock類圖,ReentrantLock實現(xiàn)了Lock接口,它的內(nèi)部類Sync繼承自AQS,絕大部分使用AQS的子類需要自定義的方法存在Sync中。而ReentrantLock有公平與非公平的區(qū)別,即'是否先阻塞就先獲取資源',它的主要實現(xiàn)就是FairSync與NonfairSync,后面會從源碼角度看看它們的區(qū)別。
Sync是ReentrantLock控制同步的基礎(chǔ)。它的子類分為了公平與非公平。使用AQS的state代表獲取鎖的數(shù)量
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = -5179523762034025860L; /** * Performs {@link Lock#lock}. The main reason for subclassing * is to allow fast path for nonfair version. */ abstract void lock(); ... }
我們可以看出內(nèi)部類Sync是一個抽象類,繼承它的子類(FairSync與NonfairSync)需要實現(xiàn)抽象方法lock。
下面我們先從非公平鎖的角度來看看獲取資源與釋放資源的原理
故事就從就兩個變量開始:
// 獲取一個非公平的獨占鎖 /** * public ReentrantLock() { * sync = new ReentrantLock.NonfairSync(); * } */ private Lock lock = new ReentrantLock(); // 獲取條件變量 private Condition condition = lock.newCondition();
lock.lock()
public void lock() { sync.lock(); }
static final class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L; // 獲取資源 final void lock() { // 若此時沒有線程獲取到資源,直接設(shè)置當前線程獨占訪問資源。 if (compareAndSetState(0, 1)) setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); else // AQS的方法 acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { // 實現(xiàn)在父類Sync中 return nonfairTryAcquire(acquires); } }
AQS的acquire
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }
// Sync實現(xiàn)的非公平的tryAcquire final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); // 此時若沒有線程獲取到資源,當前線程就直接占用該資源 if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } // 若當前線程已經(jīng)占用了該資源,可以再次獲取該資源 ->這個行為就是可重入鎖的支撐 else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { int nextc = c + acquires; if (nextc < 0) // overflow throw new Error("Maximum lock count exceeded"); setState(nextc); return true; } return false; }
嘗試獲取資源的過程是非常簡單的,這里再貼一下acquire的流程
lock.unlock();
public void unlock() { // AQS的方法 sync.release(1); }
AQS的release
public final boolean release(int arg) { if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0) unparkSuccessor(h); return true; } return false; }
release的流程已經(jīng)剖析過了,接下來看看tryRelease的實現(xiàn)
protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; // 這里可以看出若沒有持有鎖,就釋放資源,就會報錯 if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread()) throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) { free = true; setExclusiveOwnerThread(null); } setState(c); return free; }
tryRelease的實現(xiàn)也很簡單,這里再貼一下release的流程圖
公平鎖與非公平鎖,即'是否先阻塞就先獲取資源', ReentrantLock中公平與否的控制就在tryAcquire中。下面我們看看,公平鎖的tryAcquire
static final class FairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L; final void lock() { acquire(1); } protected final boolean tryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { // (2.3.1) // sync queue中是否存在前驅(qū)結(jié)點 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; } }
區(qū)別在代碼(2.3.1)
hasQueuedPredecessors
判斷當前線程的前面有無其他線程排隊;若當前線程在隊列頭部或者隊列為空返回false
public final boolean hasQueuedPredecessors() { // The correctness of this depends on head being initialized // before tail and on head.next being accurate if the current // thread is first in queue. Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order Node h = head; Node s; return h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread()); }
結(jié)合下面的入隊代碼(enq), 我們分析hasQueuedPredecessors為true的情況:
1.h != t ,表示此時queue不為空; (s = h.next) == null, 表示另一個結(jié)點已經(jīng)運行了下面的步驟(2),還沒來得及運行步驟(3)。簡言之,就是B線程想要獲取鎖的同時,A線程獲取鎖失敗剛好在入隊(B入隊的同時,之前占有的資源的線程,剛好釋放資源)
2.h != t 且 (s = h.next) != null,表示此時至少有一個結(jié)點在sync queue中;s.thread != Thread.currentThread(),這個情況比較復(fù)雜,設(shè)想一下有這三個結(jié)點 A -> B C, A此時獲取到資源,而B此時因為獲取資源失敗正在sync queue阻塞,C還沒有獲取資源(還沒有執(zhí)行tryAcquire)。
時刻一:A釋放資源成功后(執(zhí)行tryRelease成功),B此時還沒有成功獲取資源(C執(zhí)行s = h.next時,B還在sync queue中且是老二)
時刻二: C此時執(zhí)行hasQueuedPredecessors,s.thread != Thread.currentThread()成立,此時s.thread表示的是B
private Node enq(final Node node) { for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { // Must initialize if (compareAndSetHead(new Node())) // (1) 第一次初始化 tail = head; } else { node.prev = t; if (compareAndSetTail(t, node)) { // (2) 設(shè)置queue的tail t.next = node; // (3) return t; } } } }
上述就是小編為大家分享的怎么在JAVA中使用ReentrantLock實現(xiàn)并發(fā)了,如果剛好有類似的疑惑,不妨參照上述分析進行理解。如果想知道更多相關(guān)知識,歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。
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