关于java:JDK成长记21-ReentrantLock-4-公平非公平可重入锁是什么

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通过后面的三节，置信你对 ReentrantLock 底层的 AQS 原理曾经很分明了。接下来给大家介绍几个 ReentrantLock 中的几个概念：

偏心，非偏心锁的概念
ReentrantLock 是如何实现非偏心和偏心的？
可重入锁又是什么货色？

当你把握了 ReentrantLock 加锁，加锁失败入队，开释锁的原理后。其实在 ReenrantLock 中还须要搞明确几个概念，比方独占锁、共享锁、可重入锁，偏心锁和非偏心锁这些都是什么意思。

这一大节，咱们先来聊聊偏心和非偏心锁。

什么是偏心锁？什么又是非偏心锁呢？这里给大家举个例子：

置信你必定有过排队的经验，比方你给女朋友排队买过奶茶。然而你排队排的好好的，忽然当有个老板亲戚或者关系户过去插了一个队，你是什么感觉？是不是感觉不太偏心。然而有的关系户也很有涵养，不会插队，会老老实实去排队，这就很偏心了，因为先来后到么。

这其实就是偏心和非偏心的锁的意思。你能够想想，还是下面的例子，线程 2 在排队了，此时线程 1 开释了锁，可是忽然来了一个线程 3, 也来加锁，是不是可能在线程 2 出队的过程中，线程 3 抢到锁，这就是非偏心的，线程 3 插队了，没有老老实实排队。

然而如果线程 3，老老实实的排队，进入 AQS 的队列中，这样就是偏心锁。如下图所示：

<div class=”output_wrapper” id=”output_wrapper_id” style=”width:fit-content;font-size: 16px; color: rgb(62, 62, 62); line-height: 1.6; word-spacing: 0px; letter-spacing: 0px; font-family: ‘Helvetica Neue’, Helvetica, ‘Hiragino Sans GB’, ‘Microsoft YaHei’, Arial, sans-serif;”><h3 id=”hdddd” style=”width:fit-content;line-height: inherit; margin: 1.5em 0px; font-weight: bold; font-size: 1.3em; margin-bottom: 2em; margin-right: 5px; padding: 8px 15px; letter-spacing: 2px; background-image: linear-gradient(to right bottom, rgb(43,48,70), rgb(43,48,70)); background-color: rgb(63, 81, 181); color: rgb(255, 255, 255); border-left: 10px solid rgb(255,204,0); border-radius: 5px; text-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 1px; box-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 2px;”><span style=”font-size: inherit; color: inherit; line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px;”>ReentrantLock 是如何实现非偏心和偏心的？</span></h3></div>

具体代码是怎么做到呢？外围是通过两个 Sync 的子类。FairSync 和 NonfairSync。从名字上看，你就应该晓得，这两个类是偏心和非偏心 AQS 的 Sync 组件意思。

大家能够它们两个类的找找不同看看：

static final class NonfairSync extends Sync {
 private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;


 final void lock() {    if (compareAndSetState(0, 1))
      setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
      acquire(1);
 }


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


final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();
 int c = getState();
 if (c == 0) {    if (compareAndSetState(0, acquires)) {      setExclusiveOwnerThread(current);
      return true;
    }
 }

 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;

}

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) {      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;

  }

}

首先是 lock 办法，区别就是在一个 if 判断，非偏心的锁 NonfairSync 会多了一个判断，先尝试来加个锁。

这个区别是什么意思呢？你能够了解为如果线程 1 开释了，他人过去加锁，间接先尝试插个队的意思，有可能 AQS 队列中的线程 2 还没被唤醒了，被他人抢走了锁，让别的线程加锁胜利了。

如何把锁给开释掉，另外一个是如果锁彻底开释了当前，如何让队列中的队头的那个线程来唤醒尝试获取锁。

而另一个办法，尝试加锁，惟一的区别是一个 if 条件

hasQueuedPredecessors()

这办法从名字就能看进去，判断下队列中有没有有元素。代码如下:

 public final boolean hasQueuedPredecessors() {
  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());
}

也就是说，在偏心锁的尝试加锁的代码中，有一个限度如果有人排队，其余线程就不能插队加锁。所以就算线程 1 开释锁，线程 3 过去加锁，因为 lock 办法没有了非偏心锁的 if（上来尝试 CAS 批改 state，加锁的代码），线程 3 就只能入队，如果线程 3 执行到尝试获取锁的代码时，偏心锁比非偏心锁的代码多了一个判断，判断队列中是否有期待线程。有的话也只能乖乖排队。如下图所示：

<div class=”output_wrapper” id=”output_wrapper_id” style=”width:fit-content;font-size: 16px; color: rgb(62, 62, 62); line-height: 1.6; word-spacing: 0px; letter-spacing: 0px; font-family: ‘Helvetica Neue’, Helvetica, ‘Hiragino Sans GB’, ‘Microsoft YaHei’, Arial, sans-serif;”><h3 id=”hdddd” style=”width:fit-content;line-height: inherit; margin: 1.5em 0px; font-weight: bold; font-size: 1.3em; margin-bottom: 2em; margin-right: 5px; padding: 8px 15px; letter-spacing: 2px; background-image: linear-gradient(to right bottom, rgb(43,48,70), rgb(43,48,70)); background-color: rgb(63, 81, 181); color: rgb(255, 255, 255); border-left: 10px solid rgb(255,204,0); border-radius: 5px; text-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 1px; box-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 2px;”><span style=”font-size: inherit; color: inherit; line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px;”> 可重入锁 Vs 不可重入锁 </span></h3></div>

之前提到，ReentrantLock 波及了一些锁的概念，讲过了偏心和非偏心锁的概念后，明天咱们最初聊一下可重入锁。

其实这个比拟好了解，ReentrantLock 通过 AQS 的 state 变量奇妙的实现了可重入加锁。如果是同一个线程调用了 lock 办法，加锁，state 会在现有值上加 +1，每再次加一次锁，就是一次可重入，所以就加锁可重入锁。也就是说：

同一个线程能够应用同一个 ReentrantLock 进行重复加锁。

另外，开释锁的话，必定须要开释所屡次，同一个线程加锁了几次，就须要开释几次，须要将 state 值复原为 0 才算真正的开释锁，别的线程能力获取到。

因为比较简单，就不带大家看源码实现了。你能够本人在源码中找找。外围还是把握 AQS 加锁开释锁的原理最重要。

至于独占和共享锁的概念之后解说读写锁的时候会提到。这里先简略的讲一下。

所谓独占锁，就是只有有一个线程加锁，其他人都得靠边站，这把锁属于某个线程独占，这就是独占锁。

默认 reentrantLock.lock 创立的锁是什么的呢？非偏心的可重入独占锁！

共享锁 是什么意思呢？意思就是能够和别的线程同时持有一把锁，比方之后要将的读写锁。线程 1 加了读锁，线程 2 还是能够加读锁的，它们共享一把锁。这样的锁就是一把共享锁。

当然读写锁之间是有一些互斥关系的，所以下一节咱们就来摸索下，如何应用读写锁、读写锁的原理具体是什么、以及读写锁的互斥关系。

其实这一节并没有什么特地负责简单的常识，次要带大家看了 ReentrantLock 的重入实现

核心思想就是通过代码执行程序，CAS 操作程序和一个 if 判断队列是否有期待线程实现的。

其次就是介绍了几个概念，可重入锁、偏心、非偏心锁、独占和共享锁别离是什么意思。

ReentrantLock 的原理其实到这里咱们大体就剖析实现了，你起码把握了 ReentrantLock 的基于抽象类封装 3 个组件（变量）的操作设计。

之前咱们提到的 synchronized 的底层 ObjectMonitor，其实是不是也是用过这个思维设计的，只不过一个是 C ++ 封装的 ObjectMonitor 对象，一个是 Java 封装的 ReentrantLock 对象。

大家当学完一个技术的原理和或者源码，或者做完一个我的项目后，肯定要学会进行思考，思考之后能力更好的利用这个技术、更好的解决问题。

另外有趣味的同学能够去深究下，它应用的 CAS 底层 JVM C++ 语言如何的实现，为什么用 LockSupport.park 挂起线程，LockSupport 的 park 办法实现等等。。

下一节咱们开始钻研下 ReentrantReadWriteLock 的实现原理，咱们下一节见！

本文由博客一文多发平台 OpenWrite 公布！

正文完

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2021-11-17

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偏心锁 Vs 非偏心锁

ReentrantLock 是如何实现非偏心和偏心的？

可重入锁 Vs 不可重入锁

独占锁 VS 共享锁

小结 & 思考

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