ReentrantLock实现了Lock接口。ReentrantLock是可重入锁,支持同一个线程对资源的重复加锁。

简单用法示例:

    public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
System.out.println("执行业务操作");
} finally {
lock.unlock();
}
}

ReentrantLock有3个静态内部类:Sync、NonfairSync、FairSync,其中Sync是AQS的子类,是抽象类,有一个抽象的void lock()方法。NonfairSync和FairSync都是Sync的子类,前者是非公平实现,后者是公平实现,这两个类均重写了Sync的lock()方法和AQS的tryAcquire(int acquires)方法。

ReentrantLock的lock()方法内部就是调用Sync实例的lock()方法:

假如是默认的非公平实现的话,则会调用NonfairSync的lock()方法,内部实现是先CAS设置state,由0设置成1,如果设置成功,则把当前线程设置为获取独占锁的线程,如果设置失败,则调用acquire(1)。acquire方法是AQS的方法,内部会先调用tryAcquire()方法,tryAcquire也是AQS的方法,但是AQS没有实现,需要具体实现类实现,这里由NonfairSync具体实现。如果tryAcquire方法返回true,则表示线程获取到锁,lock方法返回。如果tryAcquire方法返回false,则会调用addWaiter()方法把当前线程加到同步队列尾部,然后调用acquireQueued()方法,acquireQueued方法内部有个死循环,直到当前线程获取到锁才会跳出循环返回。NonfairSync的tryAcquire方法内部调用Sync的nonfairTryAcquire()方法,实现是先判断当前state的值是否等于0,如果等于0,表示当前锁还没被任何线程获得,则CAS设置state,由0设置成1,如果设置成功,则把当前线程设置为获取独占锁的线程,返回true,否则返回false。如果不等于0,且当前线程就是之前获取到锁的线程,则让state的值加1,返回true。如果当前线程不是之前获取到锁的线程,则返回false。

假如是公平实现的话,则会调用FairSync的lock()方法,lock()方法内部就是调用acquire(1)。还是先调用tryAcquire方法,然后再根据tryAcquire方法的返回值决定是否继续调用addWaiter()方法、acquireQueued()方法。FairSync的tryAcquire方法实现和NonfairSync的tryAcquire方法实现有一点不同,那就是如果state等于0,会先判断在同步队列中当前节点是否有前驱节点,如果有,表示有别的线程比当前线程更早地请求获取锁,为了保证公平性,直接返回false。如果没有,才会去CAS设置state,等等。

tryLock()方法,不管是非公平实现,还是公平实现,逻辑都是一样的。内部就是调用Sync的nonfairTryAcquire()方法,参数是1。先判断当前state值是否等于0,如果等于0,则CAS设置state,由0设置成1,如果设置成功,则把当前线程设为获取独占锁的线程,返回true,否则返回false。如果state值不等于0,则判断获取锁的线程是否是当前线程,如果是,则把state值加1,返回true,否则返回false。

unlock()方法,不管是非公平实现,还是公平实现,逻辑都是一样的。内部就是调用Sync实例的release()方法,参数是1。release()方法是AQS的方法,内部先调用tryRelease()方法,tryRelease()方法也是AQS的方法,但是AQS没有实现,需要具体实现类实现,这里由Sync实现。tryRelease()方法会先判断当前线程是不是获得锁的线程,如果不是的话,会抛IllegalMonitorStateException异常。如果是的话,就把state的值减1,如果state值变为0,则把获取独占锁的线程设置为null,返回true,否则返回false。

ReentrantLock是AQS的独占式实现,Semaphore是AQS的共享式实现。

Semaphore用法示例:

    public static void main(String[] args) {
Semaphore semaphore = new Semaphore(2); try {
semaphore.acquire();
System.out.println("执行业务操作");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
semaphore.release();
}
}

AQS

AQS,队列同步器,简称同步器,是用来构建锁,如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock,或者其他同步组件,如CountDownLatch、Semaphore的基础框架。它使用一个int类型的成员变量表示同步状态,通过内置的先进先出队列完成线程的排队工作。同步器既支持独占式获取同步状态,也支持共享式获取同步状态,因此可实现不同类型的锁和同步组件。如ReentrantLock是独占式锁,CountDownLatch是共享式锁。

同步器的设计基于模板方法模式。在锁或者同步组件中,创建一个静态内部类,继承同步器并重写它的某些方法来管理同步状态,这些方法如果要修改同步状态,需要调用同步器提供的三个final方法:getState()、setState(int newState)和compareAndSetState(int expect, int update)方法来进行操作,这3个方法能保证状态的改变是安全的。锁或者同步组件对外暴露的获取锁、释放锁的方法会调用同步器的模板方法,这些模板方法又会调用我们重写的方法。可以重写的方法有:

boolean tryAcquire(int arg):独占式获取同步状态。

boolean tryRelease(int arg):独占式释放同步状态。

int tryAcquireShared(int arg):共享式获取同步状态。注意,返回值是int类型,不是boolean类型。返回值大于等于0,表示获取成功。否则,表示获取失败。

boolean tryReleaseShared(int arg):共享式释放同步状态。

boolean isHeldExclusively():

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