RTL（ReentrantLock） 学习笔记

• 什么是ReentrantLock 及其作用
• • 可重入性
  • 公平锁 & 非公平锁
  • Lock接口定义
  • RTL三个核心内部类Sync & NonfairSync & FairSync
  • • Sync
    • NonfairSync
    • FairSync
    • RTL 的构造函数

ReentrantLock 基于 AQS（AbstractQueuedSynchronized），在并发编程中它可以实现公平锁和非公平锁来对资源进行同步，同时和synchronized一样，ReentrantLock支持可重入。ReentrantLock在调度上更灵活，支持更多丰富的功能。

在并发编程中可重入性指的是 单个线程重新进入同一个子程序仍然是线程安全的 。一个线程可以不用释放而重复获取某个锁n次，只是在释放时需要相应释放n次。
死锁：若A线程既获取了锁，又在等待自己释放锁就会造成死锁。

• 非公平锁：不按照请求锁的顺序分配，不一定拥有获取锁的机会，但性能可能比公平锁高。
• 公平锁：按照请求锁的顺序分配，拥有锁的机会稳定，但性能可能比非公平锁低。

RTL 实现了Lock接口，而Lock定义了6个方法，这6个方法定义了一些广泛的操作边界。

• void Lock（）方法：获取锁，加入当前锁被其他线程占用，则等待直到获取为止。
• void lockInteruptibly() throws InterruptedException；方法：获取锁，假如当前线程在等待锁的过程中被中断，那么会退出等待，并抛出中断异常。
• boolean tryLock(); 尝试获取锁，并立即返回，返回值代表的是是否成功获取到锁。
• boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; 在一段时间内尝试获取锁，假如期间被中断，则抛出中断异常。
• void unlock(); 释放锁。
• Condition newCondition(); 新建一个绑定在当前Lock上的Condition对象。
  Conditon对象，表示一个等待状态， 获得锁的线程在某些时刻需要等待一些条件的完成才能继续执行，可以通过await（）方法注册在Condition上进行等待，然后通过Condition方法的signal（）方法将其唤醒。一个Lock对象可以关联多个Condition，多个线程可以被绑定到不同的Condition上，就可以分组唤醒。Condition还提供了和限时/中断相关的功能，丰富了线程的调度策略。

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {...}

• RTL内部类Sync继承了AQS，说明AQS中所有预设的机制Sync都可以使用.
• abstract 修饰Sync内部类，说明Sync需要通过其子类来进行实例化。NonfairSync和FairSync是Sync唯二的两个子类。

非公平锁的具体实现

• NonfairSync的具体实现中，Lock（）方法内上来直接插队，先进行两次非公平的获取锁，若这两次获取锁失败，那么将进入FIFO队列进行排队直到获取锁。
• 而tryAquire方法则是进行一次插队尝试获取锁，如果确实不想排队，那么上层可以写个循环不断调用这个方法尝试插队获取锁。

    
    static final class NonfairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

        
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }

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

公平锁的具体实现

• lock（）方法直接调用AQS的acquire（）方法
• tryAcquire（）实现AQS接口，若当前线程已经获取锁，则对state值进行累加操作，可以继续使用锁，实现可重入。若锁一开始是空闲的，那么允许直接拿锁，若不空闲判断累加或者直接入队排号。

    
    static final class FairSync extends Sync {
        private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

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

        
        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;
        }
    }

ReentrantLock有两个构造函数

• 默认无参构造函数使用了非公平锁的模式
• 含参构造函数 可以自由选择使用公平锁还是非公平锁实现。
• 一旦初始化就不能更改。因为RTL的属性Sync使用final修饰，一旦初始化就不可修改引用。

    
    private final Sync sync; // 私有变量使用final修饰
    
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }