【并发编程】ReentrantLock

ReentrantLock是什么

    ReentrantLock继承自AbstractQueuedSynchronizer，即AQS， AQS可以理解为一个线程排队获取CPU的队列。队列中放的是一个个的Node。

  *      +------+  prev +-----+       +-----+
  * head |      | <---- |     | <---- |     |  tail
  *      +------+       +-----+       +-----+
 	volatile Node prev;
 	volatile Node next;
 	volatile Thread thread;

加锁过程

通过以下代码模拟多线程竞争锁的场景

public class Example1 {
	public static void main(String[] args) {
		ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,5,2000L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());
		ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			threadPoolExecutor.submit(() -> {
				reentrantLock.lock();
				logic();
				reentrantLock.unlock();
			});
		}
		threadPoolExecutor.shutdown();
	}

	public static void logic() {
		try {
			TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

head == tail == null

• 第一个线程调用tryAcquire(arg)过来获取锁，此时state为0，说明锁是空闲状态，可以继续执行获取流程。
• 接下来尝试获取锁，首先通过hasQueuedPredecessors()判断队列有没有线程在排队，第一个线程过来时队列时空的，head==tail ==null，即没有线程排队。
• 直接尝试CAS获取锁
  
• 如果获取成功，记录锁被当前线程持有，setExclusiveOwnerThread(current)。

head == tail != null

• 第二个线程调用tryAcquire(arg)过来获取锁，此时state为1，不会继续执行获取锁的流程，但是会判断是否重入锁。
• 如果getExclusiveOwnerThread()是当前线程，则该线程可以得到锁。
• 否则进入队列
  
  入队列之前会将当前线程封装成一个Node，Node的前一个节点prev为第一个线程对应的Node，Node的下一个节点next为null，即该Node为tail节点。
  
• 入队列之后继续尝试获取锁
  

	// 当该节点的上一个节点是head节点时才尝试再次获取锁
	if (p == head && tryAcquire(arg)) {
		setHead(node);
	    p.next = null; // help GC
	    failed = false;
	    return interrupted;
	}

• 第二个线程走到这里是满足条件的，可以获取到锁。
  

head != tail

• 第三个线程调用tryAcquire(arg)过来获取锁，此时state为1，不会继续执行获取锁的流程。
• 进入队列继续尝试获取锁。
• 第三个线程的前一个Node不是head，所以不能紧接着尝试获取锁。
  
• 判断是否需要park，第三个线程此时不需要park。（暂未模拟到需要park的场景）
• 尝试获取锁。
• 获取锁成功。

解锁过程

• tryRelease(1)尝试解锁
  
  
  tryRelease依据state是否为0来判断是否解锁成功，不为0时说明存在锁重入的情况。
• 解锁成功判断队列中是否还有Node排队
  
  如果还有Node在队列中，则调用LockSupport.unpark唤醒排队线程。