6 ReentrantLock

ReentrantLock,可重入锁,是一种递归无阻塞的同步机制。它可以等同于synchronized的使用,但是ReentrantLock提供了比synchronized更强大、灵活的锁机制,可以减少死锁发生的概率。
API介绍如下:

一个可重入的互斥锁定 Lock,它具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁定相同的一些基本行为和语义,但功能更强大。ReentrantLock 将由最近成功获得锁定,并且还没有释放该锁定的线程所拥有。当锁定没有被另一个线程所拥有时,调用 lock 的线程将成功获取该锁定并返回。如果当前线程已经拥有该锁定,此方法将立即返回。可以使用 isHeldByCurrentThread() 和 getHoldCount() 方法来检查此情况是否发生。

ReentrantLock还提供了公平锁非公平锁的选择,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。
公平锁与非公平锁的区别在于公平锁的锁获取是有顺序的。但是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。

获取锁

我们一般都是这么使用ReentrantLock获取锁的:

//非公平锁
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();

然后看看lock()

public void lock() {
    sync.lock();
}

Sync为ReentrantLock里面的一个内部类,它继承AQS(AbstractQueuedSynchronizer),它有两个子类:公平锁FairSync和非公平锁NonfairSync。

ReentrantLock里面大部分的功能都是委托给Sync来实现的,同时Sync内部定义了lock()抽象方法由其子类去实现,默认实现了nonfairTryAcquire(int acquires)方法,可以看出它是非公平锁的默认实现方式。下面我们看非公平锁的lock()方法:

final void lock() {
    //尝试获取锁
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        //获取失败,调用AQS的acquire(int arg)方法
        acquire(1);
}

首先会第一次尝试快速获取锁,如果获取失败,则调用acquire(int arg)方法,该方法定义在AQS中,如下:

public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

这个方法首先调用tryAcquire(int arg)方法,在AQS中讲述过,tryAcquire(int arg)需要自定义同步组件提供实现,非公平锁实现如下:

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

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    //当前线程
    final Thread current = Thread.currentThread();
    //获取同步状态
    int c = getState();
    //state == 0,表示没有该锁处于空闲状态
    if (c == 0) {
        //获取锁成功,设置为当前线程所有
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    //线程重入
    //判断锁持有的线程是否为当前线程
    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;
}

该方法主要逻辑:首先判断同步状态state == 0 ?,如果是表示该锁还没有被线程持有,直接通过CAS获取同步状态,如果成功返回true。如果state != 0,则判断当前线程是否为获取锁的线程,如果是则获取锁,成功返回true。成功获取锁的线程再次获取锁,这是增加了同步状态state。

释放锁

获取同步锁后,使用完毕则需要释放锁,ReentrantLock提供了unlock释放锁:

public void unlock() {
    sync.release(1);
}

unlock内部使用Sync的release(int arg)释放锁,release(int arg)是在AQS中定义的:

public final boolean release(int arg) {
    if (tryRelease(arg)) {
        Node h = head;
        if (h != null && h.waitStatus != 0)
            unparkSuccessor(h);
        return true;
    }
    return false;
}

与获取同步状态的acquire(int arg)方法相似,释放同步状态的tryRelease(int arg)同样是需要自定义同步组件自己实现:

protected final boolean tryRelease(int releases) {
    //减掉releases
    int c = getState() - releases;
    //如果释放的不是持有锁的线程,抛出异常
    if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    boolean free = false;
    //state == 0 表示已经释放完全了,其他线程可以获取同步状态了
    if (c == 0) {
        free = true;
        setExclusiveOwnerThread(null);
    }
    setState(c);
    return free;
}

只有当同步状态彻底释放后该方法才会返回true。当state == 0 时,则将锁持有线程设置为null,free= true,表示释放成功。

公平锁与非公平锁

公平锁与非公平锁的区别在于获取锁的时候是否按照FIFO的顺序来。释放锁不存在公平性和非公平性,上面以非公平锁为例,下面我们来看看公平锁的tryAcquire(int arg):

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;
}

比较非公平锁和公平锁获取同步状态的过程,会发现两者唯一的区别就在于公平锁在获取同步状态时多了一个限制条件:hasQueuedPredecessors(),定义如下:

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
    Node t = tail;  //尾节点
    Node h = head;  //头节点
    Node s;
    
    //头节点 != 尾节点
    //同步队列第一个节点不为null
    //当前线程是同步队列第一个节点
    return h != t &&
            ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}

该方法主要做一件事情:主要是判断当前线程是否位于CLH同步队列中的第一个。如果是则返回true,否则返回false。

公平锁和非公平锁的区别

  1. 公平锁每次获取到锁为同步队列中的第一个节点,保证请求资源时间上的绝对顺序,而非公平锁有可能刚释放锁的线程下次继续获取该锁,则有可能导致其他线程永远无法获取到锁,造成“饥饿”现象。

  2. 公平锁为了保证时间上的绝对顺序,需要频繁的上下文切换,而非公平锁会降低一定的上下文切换,降低性能开销。因此,ReentrantLock默认选择的是非公平锁,则是为了减少一部分上下文切换,保证了系统更大的吞吐量。

ReentrantLock与synchronized的区别

ReentrantLock是Lock的实现类,是一个互斥的同步器,在多线程高竞争条件下,ReentrantLock比synchronized有更加优异的性能表现。

  1. 用法比较
  • Lock使用起来比较灵活,但是必须有释放锁的配合动作
  • Lock必须手动获取与释放锁,而synchronized不需要手动释放和开启锁
  • Lock只适用于代码块锁,而synchronized可用于修饰方法、代码块等
  1. 特性比较
    ReentrantLock的优势体现在:
    具备尝试非阻塞地获取锁的特性:当前线程尝试获取锁,如果这一时刻锁没有被其他线程获取到,则成功获取并持有锁
    能被中断地获取锁的特性:与synchronized不同,获取到锁的线程能够响应中断,当获取到锁的线程被中断时,中断异常将会被抛出,同时锁会被释放
    超时获取锁的特性:在指定的时间范围内获取锁;如果截止时间到了仍然无法获取锁,则返回

3 注意事项
在使用ReentrantLock类的时,一定要注意三点:
在finally中释放锁,目的是保证在获取锁之后,最终能够被释放
不要将获取锁的过程写在try块内,因为如果在获取锁时发生了异常,异常抛出的同时,也会导致锁无故被释放。
ReentrantLock提供了一个newCondition的方法,以便用户在同一锁的情况下可以根据不同的情况执行等待或唤醒的动作。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 151,511评论 1 330
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 64,495评论 1 273
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 101,595评论 0 225
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 42,558评论 0 190
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 50,715评论 3 270
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 39,672评论 1 192
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,112评论 2 291
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 29,837评论 0 181
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 33,417评论 0 228
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 29,928评论 2 232
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,316评论 1 242
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 27,773评论 2 234
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,253评论 3 220
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 25,827评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,440评论 0 180
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 34,523评论 2 249
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 34,583评论 2 249

推荐阅读更多精彩内容