ReentrantLock源碼解析是什么

ReentrantLock源碼解析是什么，相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個(gè)問題。

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什么是可重鎖ReentrantLock？

那么什么是重入鎖呢？

重入鎖(遞歸鎖)可以理解為：同一個(gè)線程函數(shù)獲得鎖之后，內(nèi)層遞歸函數(shù)依然能夠獲取到該鎖對象的代碼，也即，在同一個(gè)線程的外層方法訪問的時(shí)候，獲取到了鎖，在進(jìn)入內(nèi)層方法后能夠自動(dòng)獲取到鎖。線程可以進(jìn)入任何一個(gè)它已經(jīng)擁有的鎖所同步著的代碼塊。額，說的啥意思？每個(gè)中文都認(rèn)識，但是組合在一起，就不知道啥意思了。

我們來舉個(gè)生活中的例子：

在現(xiàn)實(shí)生活中，我們一般只需要帶有自己大門的鑰匙(當(dāng)然，如果是合租的朋友還需要帶著自己房間的鑰匙)。當(dāng)我們開了大門的鑰匙，進(jìn)入房間后，我們在去廚房或者是去衛(wèi)生間的時(shí)候，不用在拿鑰匙開廚房或者衛(wèi)生間的門了吧。為啥呢？因?yàn)槲覀円呀?jīng)已經(jīng)有大門的鎖的鑰匙并且已經(jīng)進(jìn)入到了房間了。廚房和衛(wèi)生間已經(jīng)在大門鎖管理的范圍內(nèi)了。這種場景站在并發(fā)鎖的角度來看的話：一同一個(gè)線程函數(shù)獲得鎖之后(你拿著鑰匙打開了大門之后)，內(nèi)層遞歸函數(shù)依然能夠獲取到該鎖對象的代碼(進(jìn)入房間后，房間內(nèi)的廚房衛(wèi)生間可以隨便出入)。這樣是不是就好理解了？

底層實(shí)現(xiàn)原理主要是利用通過繼承AQS來實(shí)現(xiàn)的，也是利用通過對volatile state的CAS操作+CLH隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)；

CAS：Compare and Swap 比較并交換。CAS的思想很簡單:3個(gè)參數(shù)，一個(gè)當(dāng)前內(nèi)存值V、預(yù)期值A(chǔ)，即將更新的值B，當(dāng)前僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相等的時(shí)候，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。該操作是一個(gè)原子操作被廣泛的用于java的底層實(shí)現(xiàn)中，在java中，CAS主要是有sun.misc.Unsafe這個(gè)類通過JNI調(diào)用CPU底層指令實(shí)現(xiàn)；更多底層的思想?yún)⒖祭歉绲奈恼耤as的底層原理：https://www.jianshu.com/p/fb6e91b013cc

CLH隊(duì)列：也叫同步隊(duì)列，是帶頭結(jié)點(diǎn)的雙向非循環(huán)列表，是AQS的主要實(shí)現(xiàn)原理（結(jié)構(gòu)如下圖所示）

ReentrantLock源碼解析是什么

最常用的方式：

int a = 12;
        //注意：通常情況下，這個(gè)會設(shè)置成一個(gè)類變量，比如說Segement中的段鎖與copyOnWriteArrayList中的全局鎖
        final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        
        lock.lock();//獲取鎖
        try {
            a++;//業(yè)務(wù)邏輯
        } catch (Exception e) {
        }finally{
            lock.unlock();//釋放鎖
        }

1、對于ReentrantLock需要掌握以下幾點(diǎn)

  • ReentrantLock的創(chuàng)建（公平鎖/非公平鎖）

  • 上鎖：lock()

  • 解鎖：unlock()

首先說一下類結(jié)構(gòu)：

  • ReentrantLock-->Lock

  • NonfairSync/FairSync-->Sync-->AbstractQueuedSynchronizer-->AbstractOwnableSynchronizer

  • NonfairSync/FairSync-->Sync是ReentrantLock的三個(gè)內(nèi)部類

  • Node是AbstractQueuedSynchronizer的內(nèi)部類

注意：上邊這四條線，對應(yīng)關(guān)系："子類"-->"父類"

2、ReentrantLock的創(chuàng)建

  • 支持公平鎖（先進(jìn)來的線程先執(zhí)行）

  • 支持非公平鎖（后進(jìn)來的線程也可能先執(zhí)行）

非公平鎖與非公平鎖的創(chuàng)建

  • 非公平鎖：ReentrantLock()或ReentrantLock(false)

    final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

  • 公平鎖：ReentrantLock(true)

    final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true)

默認(rèn)情況下使用非公平鎖。

源代碼如下：

ReentrantLock：

/** 同步器：內(nèi)部類Sync的一個(gè)引用 */
    private final Sync sync;

    /**
     * 創(chuàng)建一個(gè)非公平鎖
     */
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    /**
     * 創(chuàng)建一個(gè)鎖
     * @param fair true-->公平鎖  false-->非公平鎖
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = (fair)? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

上述源代碼中出現(xiàn)了三個(gè)內(nèi)部類Sync/NonfairSync/FairSync，這里只列出類的定義，至于這三個(gè)類中的具體的方法會在后續(xù)的第一次引用的時(shí)候介紹。

Sync/NonfairSync/FairSync類定義：

/*
     * 該鎖同步控制的一個(gè)基類.下邊有兩個(gè)子類：非公平機(jī)制和公平機(jī)制.使用了AbstractQueuedSynchronizer類的
     */
    static abstract class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

    /**
     * 非公平鎖同步器
     */
    final static class NonfairSync extends Sync

    /**
     * 公平鎖同步器
     */
    final static class FairSync extends Sync

3、非公平鎖的lock()

具體使用方法：

lock.lock();

下面先介紹一下這個(gè)總體步驟的簡化版，然后會給出詳細(xì)的源代碼，并在源代碼的lock()方法部分給出詳細(xì)版的步驟。

簡化版的步驟：（非公平鎖的核心）

基于CAS嘗試將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1

A、如果設(shè)置成功，設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占鎖的線程；

B、如果設(shè)置失敗，還會再獲取一次鎖數(shù)量，

B1、如果鎖數(shù)量為0，再基于CAS嘗試將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1一次，如果設(shè)置成功，設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占鎖的線程；

B2、如果鎖數(shù)量不為0或者上邊的嘗試又失敗了，查看當(dāng)前線程是不是已經(jīng)是獨(dú)占鎖的線程了，如果是，則將當(dāng)前的鎖數(shù)量+1；如果不是，則將該線程封裝在一個(gè)Node內(nèi)，并加入到等待隊(duì)列中去。等待被其前一個(gè)線程節(jié)點(diǎn)喚醒。

源代碼：（再介紹源代碼之前，心里有一個(gè)獲取鎖的步驟的總的一個(gè)印象，就是上邊這個(gè)"簡化版的步驟"）

3.1、ReentrantLock：lock()

/**
     *獲取一個(gè)鎖
     *三種情況：
     *1、如果當(dāng)下這個(gè)鎖沒有被任何線程（包括當(dāng)前線程）持有，則立即獲取鎖，鎖數(shù)量==1，之后再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     *2、如果當(dāng)前線程正在持有這個(gè)鎖，那么鎖數(shù)量+1，之后再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     *3、如果當(dāng)下鎖被另一個(gè)線程所持有，則當(dāng)前線程處于休眠狀態(tài)，直到獲得鎖之后，當(dāng)前線程被喚醒，鎖數(shù)量==1，再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     */
    public void lock() {
        sync.lock();//調(diào)用NonfairSync（非公平鎖）或FairSync（公平鎖）的lock()方法
    }

3.2、NonfairSync：lock()

/**
         * 1）首先基于CAS將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1，如果設(shè)置成功，設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占鎖的線程；-->請求成功-->第一次插隊(duì)
         * 2）如果設(shè)置失敗(即當(dāng)前的鎖數(shù)量可能已經(jīng)為1了，即在嘗試的過程中，已經(jīng)被其他線程先一步占有了鎖)，這個(gè)時(shí)候當(dāng)前線程執(zhí)行acquire(1)方法
         * 2.1）acquire(1)方法首先調(diào)用下邊的tryAcquire(1)方法，在該方法中，首先獲取鎖數(shù)量狀態(tài)，
         * 2.1.1）如果為0(證明該獨(dú)占鎖已被釋放，當(dāng)下沒有線程在使用)，這個(gè)時(shí)候我們繼續(xù)使用CAS將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1，如果設(shè)置成功，當(dāng)前線程獨(dú)占鎖；-->請求成功-->第二次插隊(duì)；當(dāng)然，如果設(shè)置不成功，直接返回false
         * 2.2.2）如果不為0，就去判斷當(dāng)前的線程是不是就是當(dāng)下獨(dú)占鎖的線程，如果是，就將當(dāng)前的鎖數(shù)量狀態(tài)值+1（這也就是可重入鎖的名稱的來源）-->請求成功
         * 
         * 下邊的流程一句話：請求失敗后，將當(dāng)前線程鏈入隊(duì)尾并掛起，之后等待被喚醒。
         * 
         * 2.2.3）如果最后在tryAcquire(1)方法中上述的執(zhí)行都沒成功，即請求沒有成功，則返回false，繼續(xù)執(zhí)行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)方法
         * 2.2）在上述方法中，首先會使用addWaiter(Node.EXCLUSIVE)將當(dāng)前線程封裝進(jìn)Node節(jié)點(diǎn)node，然后將該節(jié)點(diǎn)加入等待隊(duì)列（先快速入隊(duì)，如果快速入隊(duì)不成功，其使用正常入隊(duì)方法無限循環(huán)一直到Node節(jié)點(diǎn)入隊(duì)為止）
         * 2.2.1）快速入隊(duì)：如果同步等待隊(duì)列存在尾節(jié)點(diǎn)，將使用CAS嘗試將尾節(jié)點(diǎn)設(shè)置為node，并將之前的尾節(jié)點(diǎn)插入到node之前
         * 2.2.2）正常入隊(duì)：如果同步等待隊(duì)列不存在尾節(jié)點(diǎn)或者上述CAS嘗試不成功的話，就執(zhí)行正常入隊(duì)（該方法是一個(gè)無限循環(huán)的過程，即直到入隊(duì)為止）-->第一次阻塞
         * 2.2.2.1）如果尾節(jié)點(diǎn)為空（初始化同步等待隊(duì)列），創(chuàng)建一個(gè)dummy節(jié)點(diǎn)，并將該節(jié)點(diǎn)通過CAS嘗試設(shè)置到頭節(jié)點(diǎn)上去，設(shè)置成功的話，將尾節(jié)點(diǎn)也指向該dummy節(jié)點(diǎn)（即頭節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)都指向該dummy節(jié)點(diǎn)）
         * 2.2.2.1）如果尾節(jié)點(diǎn)不為空，執(zhí)行與快速入隊(duì)相同的邏輯，即使用CAS嘗試將尾節(jié)點(diǎn)設(shè)置為node，并將之前的尾節(jié)點(diǎn)插入到node之前
         * 最后，如果順利入隊(duì)的話，就返回入隊(duì)的節(jié)點(diǎn)node，如果不順利的話，無限循環(huán)去執(zhí)行2.2)下邊的流程，直到入隊(duì)為止
         * 2.3）node節(jié)點(diǎn)入隊(duì)之后，就去執(zhí)行acquireQueued(final Node node, int arg)（這又是一個(gè)無限循環(huán)的過程，這里需要注意的是，無限循環(huán)等于阻塞，多個(gè)線程可以同時(shí)無限循環(huán)--每個(gè)線程都可以執(zhí)行自己的循環(huán)，這樣才能使在后邊排隊(duì)的節(jié)點(diǎn)不斷前進(jìn)）
         * 2.3.1）獲取node的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)p，如果p是頭節(jié)點(diǎn)，就繼續(xù)使用tryAcquire(1)方法去嘗試請求成功，-->第三次插隊(duì)（當(dāng)然，這次插隊(duì)不一定不會使其獲得執(zhí)行權(quán)，請看下邊一條），
         * 2.3.1.1）如果第一次請求就成功，不用中斷自己的線程，如果是之后的循環(huán)中將線程掛起之后又請求成功了，使用selfInterrupt()中斷自己
         * （注意p==head&&tryAcquire(1)成功是唯一跳出循環(huán)的方法，在這之前會一直阻塞在這里，直到其他線程在執(zhí)行的過程中，不斷的將p的前邊的節(jié)點(diǎn)減少，直到p成為了head且node請求成功了--即node被喚醒了，才退出循環(huán)）
         * 2.3.1.2）如果p不是頭節(jié)點(diǎn)，或者tryAcquire(1)請求不成功，就去執(zhí)行shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)來檢測當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是不是可以安全的被掛起，
         * 2.3.1.2.1）如果node的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)pred的等待狀態(tài)是SIGNAL（即可以喚醒下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的線程），則node節(jié)點(diǎn)的線程可以安全掛起，執(zhí)行2.3.1.3）
         * 2.3.1.2.2）如果node的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)pred的等待狀態(tài)是CANCELLED，則pred的線程被取消了，我們會將pred之前的連續(xù)幾個(gè)被取消的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)從隊(duì)列中剔除，返回false（即不能掛起），之后繼續(xù)執(zhí)行2.3）中上述的代碼
         * 2.3.1.2.3）如果node的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)pred的等待狀態(tài)是除了上述兩種的其他狀態(tài)，則使用CAS嘗試將前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)設(shè)為SIGNAL，并返回false（因?yàn)镃AS可能會失敗，這里不管失敗與否，都返回false，下一次執(zhí)行該方法的之后，pred的等待狀態(tài)就是SIGNAL了），之后繼續(xù)執(zhí)行2.3）中上述的代碼
         * 2.3.1.3）如果可以安全掛起，就執(zhí)行parkAndCheckInterrupt()掛起當(dāng)前線程，之后，繼續(xù)執(zhí)行2.3）中之前的代碼
         * 最后，直到該節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)p之前的所有節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行完畢為止，我們的p成為了頭節(jié)點(diǎn)，并且tryAcquire(1)請求成功，跳出循環(huán)，去執(zhí)行。
         * （在p變?yōu)轭^節(jié)點(diǎn)之前的整個(gè)過程中，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)過程是不會被中斷的）
         * 2.3.2）當(dāng)然在2.3.1）中產(chǎn)生了異常，我們就會執(zhí)行cancelAcquire(Node node)取消node的獲取鎖的意圖。
         */
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))//如果CAS嘗試成功
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());//設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占鎖的線程
            else
                acquire(1);
        }

注意：在這個(gè)方法中，我列出了一個(gè)線程獲取鎖的詳細(xì)的過程，自己看注釋。

下面列出NonfairSync：lock()中調(diào)用的幾個(gè)方法與相關(guān)屬性。

3.2.1、AbstractQueuedSynchronizer：鎖數(shù)量state屬性+相關(guān)方法：

/**
     * 鎖數(shù)量
     */
    private volatile int state;

    /**
     * 獲取鎖數(shù)量
     */
    protected final int getState() {
        return state;
    }

    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

注意：state是volatile型的

3.2.2、AbstractOwnableSynchronizer：屬性+setExclusiveOwnerThread(Thread t)

/**
     * 當(dāng)前擁有獨(dú)占鎖的線程
     */
    private transient Thread exclusiveOwnerThread;

    /**
     * 設(shè)置獨(dú)占鎖的線程為線程t
     */
    protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread t) {
        exclusiveOwnerThread = t;
    }

3.2.3、AbstractQueuedSynchronizer：屬性+acquire(int arg)

/**
     * 獲取鎖的方法
     * @param arg
     */
    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();//中斷自己
    }

在介紹上邊這個(gè)方法之前，先要說一下AbstractQueuedSynchronizer的一個(gè)內(nèi)部類Node的整體構(gòu)造，源代碼如下：

/*
     * 同步等待隊(duì)列（雙向鏈表）中的節(jié)點(diǎn)
     */
    static final class Node {
        /** 線程被取消了 */
        static final int CANCELLED = 1;
        /** 
         * 如果前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)是SIGNAL，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)將來可以被喚醒，那么當(dāng)前節(jié)點(diǎn)就可以安全的掛起了 
         * 否則，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不能掛起 
         */
        static final int SIGNAL = -1;
        /**線程正在等待條件*/
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        static final int PROPAGATE = -3;
        /** Marker to indicate a node is waiting in shared mode */
        static final Node SHARED = new Node();
        /** 一個(gè)標(biāo)記：用于表明該節(jié)點(diǎn)正在獨(dú)占鎖模式下進(jìn)行等待 */
        static final Node EXCLUSIVE = null;
        //值就是前四個(gè)int（CANCELLED/SIGNAL/CONDITION/PROPAGATE），再加一個(gè)0

        volatile int waitStatus;
        /**前驅(qū)節(jié)點(diǎn)*/
        volatile Node prev;

        /**后繼節(jié)點(diǎn)*/
        volatile Node next;

        /**節(jié)點(diǎn)中的線程*/
        volatile Thread thread;

        /**
         * Link to next node waiting on condition, or the special value SHARED.
         * Because condition queues are accessed only when holding in exclusive
         * mode, we just need a simple linked queue to hold nodes while they are
         * waiting on conditions. They are then transferred to the queue to
         * re-acquire. And because conditions can only be exclusive, we save a
         * field by using special value to indicate shared mode.
         */
        Node nextWaiter;

        /**
         * Returns true if node is waiting in shared mode
         */
        final boolean isShared() {
            return nextWaiter == SHARED;
        }

        /**
         * 返回該節(jié)點(diǎn)前一個(gè)節(jié)點(diǎn)
         */
        final Node predecessor() throws NullPointerException {
            Node p = prev;
            if (p == null)
                throw new NullPointerException();
            else
                return p;
        }

        Node() { // Used to establish initial head or SHARED marker
        }

        Node(Thread thread, Node mode) { // 用于addWaiter中
            this.nextWaiter = mode;
            this.thread = thread;
        }

        Node(Thread thread, int waitStatus) { // Used by Condition
            this.waitStatus = waitStatus;
            this.thread = thread;
        }
    }

注意：這里我給出了Node類的完整版，其中部分屬性與方法是在共享鎖的模式下使用的，而我們這里的ReentrantLock是一個(gè)獨(dú)占鎖，只需關(guān)注其中的與獨(dú)占鎖相關(guān)的部分就好（具體有注釋）

3.3、AbstractQueuedSynchronizer：acquire(int arg)方法中使用到的兩個(gè)方法

3.3.1、NonfairSync：tryAcquire(int acquires)

/**
         * 試著請求成功
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }

Syn：

/**
         * 非公平鎖中被tryAcquire調(diào)用
         */
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();//獲取當(dāng)前線程
            int c = getState();//獲取鎖數(shù)量
            if (c == 0) {//如果鎖數(shù)量為0，證明該獨(dú)占鎖已被釋放，當(dāng)下沒有線程在使用
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {//繼續(xù)通過CAS將state由0變?yōu)?，注意這里傳入的acquires為1
                    setExclusiveOwnerThread(current);//將當(dāng)前線程設(shè)置為獨(dú)占鎖的線程
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {//查看當(dāng)前線程是不是就是獨(dú)占鎖的線程
                int nextc = c + acquires;//如果是，鎖狀態(tài)的數(shù)量為當(dāng)前的鎖數(shù)量+1
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);//設(shè)置當(dāng)前的鎖數(shù)量
                return true;
            }
            return false;
        }

注意：這個(gè)方法就完成了"簡化版的步驟"中的"A/B/B1"三步，如果上述的請求不能成功，就要執(zhí)行下邊的代碼了，

下邊的代碼，用一句話介紹：請求失敗后，將當(dāng)前線程鏈入隊(duì)尾并掛起，之后等待被喚醒。在你看下邊的代碼的時(shí)候心里默記著這句話。

3.3.2、AbstractQueuedSynchronizer：addWaiter(Node mode)

/**
     * 將Node節(jié)點(diǎn)加入等待隊(duì)列
     * 1）快速入隊(duì)，入隊(duì)成功的話，返回node
     * 2）入隊(duì)失敗的話，使用正常入隊(duì)
     * 注意：快速入隊(duì)與正常入隊(duì)相比，可以發(fā)現(xiàn)，正常入隊(duì)僅僅比快速入隊(duì)多而一個(gè)判斷隊(duì)列是否為空且為空之后的過程
     * @return 返回當(dāng)前要插入的這個(gè)節(jié)點(diǎn)，注意不是前一個(gè)節(jié)點(diǎn)
     */
    private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);//創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)
        /*
         * 快速入隊(duì)
         */
        Node pred = tail;//將尾節(jié)點(diǎn)賦給pred
        if (pred != null) {//尾節(jié)點(diǎn)不為空
            node.prev = pred;//將尾節(jié)點(diǎn)作為創(chuàng)造出來的節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即將node鏈接到為節(jié)點(diǎn)后
            /**
             * 基于CAS將node設(shè)置為尾節(jié)點(diǎn)，如果設(shè)置失敗，說明在當(dāng)前線程獲取尾節(jié)點(diǎn)到現(xiàn)在這段過程中已經(jīng)有其他線程將尾節(jié)點(diǎn)給替換過了
             * 注意：假設(shè)有鏈表node1-->node2-->pred（當(dāng)然是雙鏈表，這里畫成雙鏈表才合適）,
             * 通過CAS將pred替換成了node節(jié)點(diǎn)，即當(dāng)下的鏈表為node1-->node2-->node,
             * 然后根據(jù)上邊的"node.prev = pred"與下邊的"pred.next = node"將pred插入到雙鏈表中去，組成最終的鏈表如下：
             * node1-->node2-->pred-->node
             * 這樣的話，實(shí)際上我們發(fā)現(xiàn)沒有指定node2.next=pred與pred.prev=node2，這是為什么呢？
             * 因?yàn)樵谥斑@兩句就早就執(zhí)行好了，即node2.next和pred.prev這連個(gè)屬性之前就設(shè)置好了
             */
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;//將node放在尾節(jié)點(diǎn)上
                return node;
            }
        }
        enq(node);//正常入隊(duì)
        return node;
    }

AbstractQueuedSynchronizer：enq(final Node node)

/**
     * 正常入隊(duì)
     * @param node
     * @return 之前的尾節(jié)點(diǎn)
     */
    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {//無限循環(huán)，一定要阻塞到入隊(duì)成功為止
            Node t = tail;//獲取尾節(jié)點(diǎn)
            if (t == null) { //如果尾節(jié)點(diǎn)為null，說明當(dāng)前等待隊(duì)列為空
                /*Node h = new Node(); // Dummy header
                h.next = node;
                node.prev = h;
                if (compareAndSetHead(h)) {//根據(jù)代碼實(shí)際上是：compareAndSetHead(null,h)
                    tail = node;
                    return h;
                }*/
                /*
                 * 注意：上邊注釋掉的這一段代碼是jdk1.6.45中的，在后來的版本中，這一段改成了如下這段
                 * 基于CAS將新節(jié)點(diǎn)（一個(gè)dummy節(jié)點(diǎn)）設(shè)置到頭上head去，如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)存中的當(dāng)前值不是null，則說明，在這個(gè)過程中，已經(jīng)有其他線程設(shè)置過了。
                 * 當(dāng)成功的將這個(gè)dummy節(jié)點(diǎn)設(shè)置到head節(jié)點(diǎn)上去時(shí)，我們又將這個(gè)head節(jié)點(diǎn)設(shè)置給了tail節(jié)點(diǎn)，即head與tail都是當(dāng)前這個(gè)dummy節(jié)點(diǎn)，
                 * 之后有新節(jié)點(diǎn)入隊(duì)的話，就插入到該dummy之后
                 */
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {//這一塊兒的邏輯與快速入隊(duì)完全相同
                node.prev = t;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {//嘗試將node節(jié)點(diǎn)設(shè)為尾節(jié)點(diǎn)
                    t.next = node;//將node節(jié)點(diǎn)設(shè)為尾節(jié)點(diǎn)
                    return t;
                }
            }
        }
    }

注意：這里就是一個(gè)完整的入隊(duì)方法，具體邏輯看注釋和ReentrantLock：lock()的注釋部分的相關(guān)部分。

3.3.3、AbstractQueuedSynchronizer：acquireQueued(final Node node, int arg)

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
        try {
            boolean interrupted = false;
            /*
             * 無限循環(huán)（一直阻塞），直到node的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)p之前的所有節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行完畢，p成為了head且node請求成功了
             */
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();//獲取插入節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)p
                /*
                 * 注意：
                 * 1、這個(gè)是跳出循環(huán)的唯一條件，除非拋異常
                 * 2、如果p == head && tryAcquire(arg)第一次循環(huán)就成功了，interrupted為false，不需要中斷自己
                 *         如果p == head && tryAcquire(arg)第一次以后的循環(huán)中如果執(zhí)行了掛起操作后才成功了，interrupted為true，就要中斷自己了
                 */
                if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                    setHead(node);//當(dāng)前節(jié)點(diǎn)設(shè)置為頭節(jié)點(diǎn)
                    p.next = null; 
                    return interrupted;//跳出循環(huán)
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;//被中斷了
            }
        } catch (RuntimeException ex) {
            cancelAcquire(node);
            throw ex;
        }
    }

AbstractQueuedSynchronizer：shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node)

/**
     * 檢測當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否可以被安全的掛起（阻塞）
     * @param pred    當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
     * @param node    當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
     */
    private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;//獲取前驅(qū)節(jié)點(diǎn)（即當(dāng)前線程的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)）的等待狀態(tài)
        if (ws == Node.SIGNAL)//如果前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)是SIGNAL，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)將來可以被喚醒，那么當(dāng)前節(jié)點(diǎn)就可以安全的掛起了
            return true;
        /*
         * 1）當(dāng)ws>0(即CANCELLED==1），前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的線程被取消了，我們會將該節(jié)點(diǎn)之前的連續(xù)幾個(gè)被取消的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)從隊(duì)列中剔除，返回false（即不能掛起）
         * 2）如果ws<=0&&!=SIGNAL,將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)設(shè)為SIGNAL
         */
        if (ws > 0) {
            do {
                /*
                 * node.prev = pred = pred.prev;
                 * 上邊這句代碼相當(dāng)于下邊這兩句
                 * pred = pred.prev;
                 * node.prev = pred;
                 */
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            /*
             * 嘗試將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的等待狀態(tài)設(shè)為SIGNAL
             * 1/這為什么用CAS，現(xiàn)在已經(jīng)入隊(duì)成功了，前驅(qū)節(jié)點(diǎn)就是pred，除了node外應(yīng)該沒有別的線程在操作這個(gè)節(jié)點(diǎn)了，那為什么還要用CAS？而不直接賦值呢？
             * （解釋：因?yàn)閜red可以自己將自己的狀態(tài)改為cancel，也就是pred的狀態(tài)可能同時(shí)會有兩條線程（pred和node）去操作）
             * 2/既然前驅(qū)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)設(shè)為SIGNAL了，為什么最后還要返回false
             * （因?yàn)镃AS可能會失敗，這里不管失敗與否，都返回false，下一次執(zhí)行該方法的之后，pred的等待狀態(tài)就是SIGNAL了）
             */
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

AbstractQueuedSynchronizer：

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);//掛起當(dāng)前的線程
        return Thread.interrupted();//如果當(dāng)前線程已經(jīng)被中斷了，返回true
    }

以上就是一個(gè)線程獲取非公平鎖的整個(gè)過程（lock()）。

4、公平鎖的lock()

具體用法與非公平鎖一樣

如果掌握了非公平鎖的流程，那么掌握公平鎖的流程會非常簡單，只有兩點(diǎn)不同（最后會講）。

簡化版的步驟：（公平鎖的核心）

獲取一次鎖數(shù)量，

B1、如果鎖數(shù)量為0，如果當(dāng)前線程是等待隊(duì)列中的頭節(jié)點(diǎn)，基于CAS嘗試將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1一次，如果設(shè)置成功，設(shè)置當(dāng)前線程為獨(dú)占鎖的線程；

B2、如果鎖數(shù)量不為0或者當(dāng)前線程不是等待隊(duì)列中的頭節(jié)點(diǎn)或者上邊的嘗試又失敗了，查看當(dāng)前線程是不是已經(jīng)是獨(dú)占鎖的線程了，如果是，則將當(dāng)前的鎖數(shù)量+1；如果不是，則將該線程封裝在一個(gè)Node內(nèi)，并加入到等待隊(duì)列中去。等待被其前一個(gè)線程節(jié)點(diǎn)喚醒。

源代碼：

4.1、ReentrantLock：lock()

/**
     *獲取一個(gè)鎖
     *三種情況：
     *1、如果當(dāng)下這個(gè)鎖沒有被任何線程（包括當(dāng)前線程）持有，則立即獲取鎖，鎖數(shù)量==1，之后被喚醒再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     *2、如果當(dāng)前線程正在持有這個(gè)鎖，那么鎖數(shù)量+1，之后被喚醒再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     *3、如果當(dāng)下鎖被另一個(gè)線程所持有，則當(dāng)前線程處于休眠狀態(tài)，直到獲得鎖之后，當(dāng)前線程被喚醒，鎖數(shù)量==1，再執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯
     */
    public void lock() {
        sync.lock();//調(diào)用FairSync的lock()方法
    }

4.2、FairSync：lock()

final void lock() {
            acquire(1);
        }

4.3、AbstractQueuedSynchronizer：acquire(int arg)就是非公平鎖使用的那個(gè)方法

4.3.1、FairSync：tryAcquire(int acquires)

/**
         * 獲取公平鎖的方法
         * 1）獲取鎖數(shù)量c
         * 1.1)如果c==0，如果當(dāng)前線程是等待隊(duì)列中的頭節(jié)點(diǎn)，使用CAS將state（鎖數(shù)量）從0設(shè)置為1，如果設(shè)置成功，當(dāng)前線程獨(dú)占鎖-->請求成功
         * 1.2)如果c!=0，判斷當(dāng)前的線程是不是就是當(dāng)下獨(dú)占鎖的線程，如果是，就將當(dāng)前的鎖數(shù)量狀態(tài)值+1（這也就是可重入鎖的名稱的來源）-->請求成功
         * 最后，請求失敗后，將當(dāng)前線程鏈入隊(duì)尾并掛起，之后等待被喚醒。
         */
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                if (isFirst(current) && 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;
        }

最后，如果請求失敗后，將當(dāng)前線程鏈入隊(duì)尾并掛起，之后等待被喚醒，下邊的代碼與非公平鎖一樣。

總結(jié)：公平鎖與非公平鎖對比

  • FairSync：lock()少了插隊(duì)部分（即少了CAS嘗試將state從0設(shè)為1，進(jìn)而獲得鎖的過程）

  • FairSync：tryAcquire(int acquires)多了需要判斷當(dāng)前線程是否在等待隊(duì)列首部的邏輯（實(shí)際上就是少了再次插隊(duì)的過程，但是CAS獲取還是有的）。

最后說一句，

  • ReentrantLock是基于AbstractQueuedSynchronizer實(shí)現(xiàn)的，AbstractQueuedSynchronizer可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)占鎖也可以實(shí)現(xiàn)共享鎖，ReentrantLock只是使用了其中的獨(dú)占鎖模式

  • 這一塊兒代碼比較多，邏輯比較復(fù)雜，最好在閱讀的過程中，可以拿一根筆畫畫入隊(duì)等與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的圖

  • 一定要記住"簡化版的步驟"，這是整個(gè)非公平鎖與公平鎖的核心

看完上述內(nèi)容，你們掌握 ReentrantLock源碼解析是什么的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！

文章名稱：ReentrantLock源碼解析是什么
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