快速了解重入锁实现原理
什么是重入锁？
从字面意思理解就是“重新进入同步区域”，同一个线程，多次获取一把锁。
哪些锁支持重入呢？
Synchronized
synchronized是支持重入的，它是隐式的获取去重入锁，如下：
package com.ams.thread.lesson7;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
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* @author: AI码师
* Date: 2021/12/30 6:08 上午
* Description:
*/
@Slf4j
public class Example17 {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Thread1()).start();
}
static class Thread1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
synchronized (Example17.class) {
synchronized (Example17.class) {
log.info("成功获取重入锁");
}
}
}
}
}
ReentrantLock
reentrantLock 也是支持重入的，不过他是需要显示的获取重入锁，并且它还可以支持非公平和公平锁：
package com.ams.thread.lesson7;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.Locale;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
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* @author: AI码师
* Date: 2021/12/30 6:08 上午
* Description:
*/
@Slf4j
public class Example18 {
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Thread1()).start();
}
static class Thread1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
lock.lock();
lock.lock();
log.info("获取到重入锁");
lock.unlock();
lock.unlock();
}
}
}
实现重入锁，关键点是什么？
重复进入
当前线程本次获取锁之后，下次在获取改锁的时候，判断为当前线程则直接进入，不阻塞。
锁的释放
如果线程进入了n次，那么它只有释放n次之后，才是真正的释放锁。
我们前面实现了一个锁，但是它是不支持重入的，我们现在给他进行改造：
手写一个重入锁
改造的关键点：
- 获取锁时，需要判断当前锁是否被占用，如果没有被占用则获取，否则判断是否是当前线程占用，如果是则计数加1，否则等待锁释放。
- 锁的释放，锁释放时要判断是否是当前线程，如果是，则计数减1，直到为0 ，才是真正释放锁
上代码
package com.ams.thread.lesson7;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
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* 实现重入锁
*
* @author: AI码师
* Date: 2021/12/30 6:09 上午
* Description:
*/
public class ReentrantMutexLock implements Lock {
private final LockAQS lockAQS = new LockAQS();
@Override
public void lock() {
lockAQS.acquire(1);
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
lockAQS.acquireInterruptibly(1);
}
@Override
public boolean tryLock() {
return lockAQS.tryAcquire(1);
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return lockAQS.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(time));
}
@Override
public void unlock() {
lockAQS.release(1);
}
@Override
public Condition newCondition() {
return lockAQS.newCondition();
}
private static class LockAQS extends AbstractQueuedSynchronizer {
/**
* 重新获取锁的逻辑，只有当前同步状态为0，才允许获取成功
*
* @param arg
* @return
*/
@Override
protected boolean tryAcquire(int arg) {
// 通过cas机制去设置新值，如果当前锁没有被占用，则期望值肯定为0 并且新值为 获取的资源数量
if (compareAndSetState(0, 1)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
// 当前则为重新获取同一把锁，则进行计数加1
} else if (getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread()) {
return compareAndSetState(getState(), getState() + 1);
}
return false;
}
@Override
protected boolean tryRelease(int arg) {
// 首先判断当前state 如果当前状态值不是大于0 则释放非法
if (getState() == 0) {
return false;
}
// 判断当前获取锁的线程是否是当前线程 如果是的，则可以释放锁，否则抛出异常
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
// 计数减去当前获取的资源
setState(getState() - 1);
// 计数为0，则代表全部释放，将独占线程标识置空
if (getState() == 0) {
setExclusiveOwnerThread(null);
}
return true;
}
Condition newCondition() {
return new ConditionObject();
}
}
}
package com.ams.thread.lesson7;
import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil;
import com.ams.thread.lesson5.MyMutexLock;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
* 关注微信公众号"AI码师"获取项目源码及2021面试题一套
* 验证重入锁
* @author: AI码师
* Date: 2021/12/30 6:08 上午
* Description:
*/
@Slf4j
public class Example19 {
private static ReentrantMutexLock reentrantMutexLock = new ReentrantMutexLock();
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Thread1()).start();
new Thread(new Thread2()).start();
}
static class Thread1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantMutexLock.lock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread1 获取到锁");
ThreadUtil.sleep(1000);
reentrantMutexLock.lock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread1 再次获取到锁");
ThreadUtil.sleep(1000);
reentrantMutexLock.unlock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread1 释放锁");
reentrantMutexLock.unlock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread1 释放所有锁");
}
}
static class Thread2 implements Runnable {
@Override
public void run() {
reentrantMutexLock.lock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread2 获取到锁");
reentrantMutexLock.lock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread2 再次获取到锁");
ThreadUtil.sleep(5000);
ThreadUtil.sleep(1000);
reentrantMutexLock.unlock();
log.info("Thread2 释放锁");
reentrantMutexLock.unlock();
ThreadUtil.sleep(1000);
log.info("Thread2 释放所有锁");
}
}
}
通过执行结果可以看出：输出结果是按照我们期望执行的。需要注意的是，使用该锁在调用unlock方法时，锁被立即释放，并不会等待当前方法块执行完，和synchronized同步块，所以严禁在unlock方法后继续写需要进行同步逻辑
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原始发表：2022-01-13，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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