说说ReentrantLock的实现原理

概述

ReentrantLock翻译过来是可重入锁,是 Java 并发包 java.util.concurrent.locks 中的一个锁实现,它提供了比 synchronized 关键字更丰富的功能。

相对于synchronized它具备以下特点:

  • 可中断
  • 可以设置超时时间
  • 可以设置公平锁
  • 支持多个条件变量
  • 与synchronized一样,都支持重入

实现原理

ReentrantLock主要利用CAS+AQS队列来实现。它支持公平锁和非公平锁,两者的实现类似

ReentrantLock的构造方法接受一个可选的公平参数(默认非公平锁),当设置为true时,表示公平锁,否则为非公平锁。公平锁的效率往往没有非公平锁的效率高,在许多线程访问的情况下,公平锁表现出较低的吞吐量。

查看ReentrantLock源码中的构造方法:

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
     * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
     */
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

提供了两个构造方法,不带参数的默认为非公平锁

如果使用带参数的构造函数,并且传的值为true,则是公平锁

ReentrantLock 通过组合模式,将实际的同步工作委托给内部的NonfairSync和FairSync这两个类,NonfairSync类用于实现非公平锁的同步工作,FairSync类用于实现公平锁的同步工作。NonfairSync和FairSync这两个类父类都是Sync,而Sync的父类是AQS,所以可以得出ReentrantLock底层主要实现就是基于AQS来实现的

工作流程

下面是ReentrantLock中非公平锁的工作流程图

流程介绍:

  • 线程来抢锁后使用CAS操作修改state状态,修改状态成功为1,则让exclusiveOwnerThread属性指向当前线程,获取锁成功
  • 假如修改state状态失败,则会进入CLH双向队列中等待,head指向CLH双向队列头部,tail指向CLH双向队列尾部
  • 当exclusiveOwnerThread为null的时候,则会唤醒在CLH双向队列中等待的线程
  • 公平锁则体现在按照先后顺序获取锁,非公平体现在不在排队的线程也可以抢锁
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