Java并发：重入锁 ReentrantLock（二）

一、理解锁的实现原理

1. 用wait()去实现一个lock方法，wait()要和synchronized同步关键字一起去使用的，直接使用wait方法会直接报IllegalMonitorStateException错误，使用wait方法实现一个lock，还要使用synchronized是多此一举的。

1     public void lock() {
2         try {
3             wait();     // 需要搭配synchronized关键字在去使用的
4         } catch (InterruptedException e) {
5             e.printStackTrace();
6         }
7     }

不搭配synchronized关键字会报错。

wait源码注释说明了需要搭配synchronized关键字。

2. 使用sleep来模拟线程阻塞，可以通过很大的数字进行无限阻塞来达到类似的效果，但是这里是有问题，需要传入一个很大的数字，还有sleep之后如何唤醒线程，所以使用sleep也不合适。

3. 使用while循环，不断轮询加锁的状态

 1     public void lock() {
 2         // 判断当前线程是否要阻塞
 3         /*
 4         while (state != 0) {}
 5         state = 1;
 6         */
 7         while (!unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, 0, 1)) {
 8             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在加锁");
 9         }
10         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "加到锁了");
11     }

当有多个线程同时使用这个lock锁,，其中一个线程抢到了锁，另外的线程就会不断的while循环获取锁，这样会耗费CPU的资源。

1     new Thread(new Runnable() {
2             @Override
3             public void run() {
4                 lock.lock();
5                 drawMoney();
6                 lock.unlock();
7             }
8         }, "线程1/2/3").start();

4. 使用LockSupport.park/unpark去阻塞/解阻塞线程。

二、深入ReentrantLock源码

 1     private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 2
 3     public static void main(String[] args) {
 4         new Thread(new Runnable() {
 5             @Override
 6             public void run() {
 7                 lock.lock();
 8                 drawMoney();
 9                 lock.unlock();
10             }
11         }, "线程一").start();
12     }

查看ReentrantLock.lock方法

1     /**
2      * 获得锁。
3      * 如果其他线程没有持有锁，则获取该锁并立即返回，将锁持有计数设置为 1。
4      * 如果当前线程已经持有锁，那么持有计数加一并且该方法立即返回。
5      * 如果该锁被另一个线程持有，那么当前线程将因线程调度目的而被禁用并处于休眠状态，直到获得该锁为止，此时锁持有计数设置为 1。
6      */
7     public void lock() {
8         sync.lock();
9     }

这个lock方法有两种实现，一个是公平锁，一个是非公平锁。

先看公平锁FairSync，这个acquire方法是加锁。

acquire方法会去尝试加把锁，若果尝试加锁成功了，这个方法就会直接返回了，线程就会继续执行。若是没有成功，就会添加到等待队列中（Node），排队以独占不间断模式获取锁的状态。

进入尝试加锁的tryAcquire方法，这个方法也有公平锁、非公平锁的实现，先看公平锁的。

c是锁的状态，c=0就是这把锁没人占用，就会通过cas修改锁的状态，并设置这个锁属于当前线程，在这之前要hasQueuedPredecessors判断有没有人在排队。这个c可能是1，也可能是2，也可以是3，取决于你线程中加锁的次数（可重入）。后面还会检查当前线程是不是这把锁的线程持有者，是线程的持有者则继续设置state状态，超出最大锁定计数则会报错。前面的两个if条件没有满足，就会返回false，加锁失败，加入等待队列排队。

hasQueuedPredecessors方法，需要注意的是在高并发状态下，头结点不等于尾结点，但是头结点的下一个节点s为空，这是因为可能在头连接在链接一个等待线程的结点的过程还没完成，所以h.next为null，或者是s节点的线程不是当前线程，则判断为队列中有线程在排队，返回true。

没有加锁成功，就会添加到等待队列，并由acquireQueued方法进行park，阻塞线程。

addWaiter方法先构造的同步节点，判断尾节点是否为空，不为空就通过CAS把新的结点加入到队列尾部。加入成功返回结点node给acquireQueued方法。

如果尾节点为空，则看enq方法，for循环不断地去判断队列是否需要重新初始化并把node结点加入到队尾。

有多个线程竞争同一把锁，因为队列里首节点拿到锁以后，就会出队列，这时候队列为空，就需要new一个空结点作为队列的head结点，再把等待的新节点，添加到队尾，