可重复锁ReentrantLock原理分析

可重入锁ReentrantLock实现层面依赖

一、CAS(compareAndSet)

LockSupport

基本的方法

park

park使得当前线程放弃cpu 进入等待（waiting)状态 操作系统不会再对其进行调度直到其他线程对它调用了unpark方法，其中unpark方法使得参数指定的线程恢复可运行状态

[1] part和Thread.yield()区别

yield 只是告诉操作系统可以让其他线程先运行，但是自己可以仍是运行态
park 方法则是放弃线程的运行资格，使得线程进入 WAITING 等待状态

[2] 响应中断

park 方法是响应中断的，当有中断发生时，park方法会返回，并且重新设置线程的中断状态

[3]2个变体

parkNanos：可以指定等待的最长时间，参数是相对于当前时间的纳秒数
parkUntil：可以指定最长等待的时间，参数是绝对时间，相对于纪元时的毫秒数

当等待超时，方法就会返回。同时还有一些其他的变体，可以指定一个对象，表示是由于该对象而进行等待，以便于调试，一般情况下传递的参数为 this

getBlocker

二、AQS

提供了一个state字段被volatile修饰保证内存可见性、顺序性

AQS内部维护了一个等待队列，借助CAS方法实现无阻塞算法进行更新

三、ReentrantLock

Sync是抽象类
NonfairSync是 fair 为 false 时使用的类[默认]
FairSync 是 fair 为 true 时需要使用的类

lock实现

该方法被子类重写

如果没有被锁定，则使用CAS进行锁定；如果当前线程已经被锁定，则增加锁定次数。如果 tryArquire方法返回false，则acquire方法会继续调用acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)。其中，addWaiter 会新建一个节点 Node，代表当前线程，然后加入内部的等待队列中。在当如等待队列之后，调用 acquireQueued 来尝试获取锁，其代码为

是一个死循环，在每次循环中，首先检查当前节点是否为第一个等待的节点，
如果是且能获取到锁，就将当前节点从等待队列中移除并且返回，
否则通过parkAndCheckInterrupt方法最终调用 LockSupport.park而放弃CPU，
进入等待状态，在被唤醒之后检查是否发生了中断，记录中断标志。并且返回中断标志

如果能获得锁则立即获得，如若不能则加入等待队列。被唤醒之后检查自己是否为第一个等待的线程，如果是且能获得锁则返回，否则继续等待。如果在该过程中发生了中断， lock 会记录中断标志位，但是不会提前返回或者抛除异常

unlock实现

tryRelease 方法会修改线程状态并且释放锁， unparkSuccessor 方法会调用 LockSupport.unpark 将第一个等待的线程唤醒

公平锁和非公平锁

公平锁比非公平锁在源码实现上就多了一个检查:当没有其他等待时间更长的线程时，才能获取到锁

公平锁模型

初始化时， state=0，表示没有线程过来抢锁。这时候，A线程请求锁，占了锁，把state+1

线程A取得了锁，把 state原子性+1,这时候state被改为1，A线程继续执行其他任务，然后线程B请求锁，线程B无法获取锁，生成节点进行排队

初始化的时候，会生成一个空的头节点，然后才是B线程节点，这时候，如果线程A又请求锁，是否需要排队？答案当然是否定的，否则就直接死锁了。当A再次请求锁

可重入锁：就是一个线程在获取了锁之后，再次去获取了同一个锁，这时候仅仅是把状态值进行累加。如果线程A释放了一次锁

仅仅是把状态值减了，只有线程A把此锁全部释放了，状态值减到0了，其他线程才有机会获取锁。当A把锁完全释放后，state恢复为0，然后会通知队列唤醒B线程节点，使B可以再次竞争锁。当然，如果B线程后面还有C线程，C线程继续休眠，除非B执行完了，通知了C线程。注意，当一个线程节点被唤醒然后取得了锁，对应节点会从队列中删除

非公平锁模型

当线程A执行完之后，要唤醒线程B是需要时间的，而且线程B醒来后还要再次竞争锁，所以如果在切换过程当中，来了一个线程C，那么线程C是有可能获取到锁的，如果C获取到了锁，B就只能继续休眠了

为什么不默认是公平锁

保证公平整体性能会比较低，其原因不是因为检查慢，而是因为会让活跃线程无法得到锁，从而进入等待状态，引起了频繁的上下文切换，降低了整体的效率

ReentrantLock tryLock()方法使用的是非公平锁

和synchronized比较

ReentrantLock可以实现与 synchronized 相同的语义而且支持以非阻塞方式获取锁，也可以想用中断，限时阻塞，更为灵活;synchronized 的使用更为简单，代码量也更少
synchronized 代表的是一种声明式编程思维由 Java 系统负责实现程序员并不清楚实现细节;显式锁代表一种命令式编程思维，使用者需要实现所有的细节
声明式编程的好处除了简单，在性能上也有所体现。在较新版本的 JVM 上，ReentrantLock和synchronized的性能是接近的，并且 Java 编译器和虚拟机会不断优化 synchronized 的实现，比如自动分析 synchronized 的使用，对于没有锁竞争的场景，自动忽略对获取锁/释放锁的调用
能用 synchronized 就用 synchronized，不满足使用要求的时候考虑使用 ReentrantLock

代码资源

https://gitee.com/pingfanrenbiji/myconcurrent/blob/master/src/main/java/pers/hanchao/concurrent/reentrantLock/LockSupportTest.java

参考文章

https://blog.csdn.net/u011669700/article/details/80070892
https://blog.csdn.net/yanyan19880509/article/details/52345422

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