ReentrantLock源碼解讀

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {
    //ReentrantLock 有兩種鎖:公平鎖,非公平鎖
    private final Sync sync;
     //併發包基本 都是基於aqs
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {...}
    //非公平鎖   
    static final class NonfairSync extends Sync {...}
    //公平鎖
    static final class FairSync extends Sync {...}
    //默認非公平鎖
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

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

先看看lock方法(非公平爲例):

public void lock() {
    sync.lock();
}
final void lock() {
    //這邊首先要知道 state 是個鎖定標誌,0 說明是空閒
    //如果空閒,修改爲 1,設置當前線程獲取鎖
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
    //獲取鎖
        acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
    if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
        selfInterrupt();
}

從字面理解:嘗試獲取鎖,如果失敗,則加入獲取鎖的隊列,加入之前 需要先創建node節點 ,默認是獨佔式的,這邊先聲明aqs有兩種鎖模式(共享式,獨佔式),這裏可以看到ReentrantLock是獨佔式的;

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    if (c == 0) {
          //再次嘗試獲取鎖,如果失敗說明出現併發
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
          //考慮到ReentrantLock可以重入鎖 ,獲取鎖跟釋放鎖都是成雙成對出現,
          //對上線做一個校驗,如果重入鎖 返回true 
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);
        return true;
    }
    return false;
}

如果獲取 鎖失敗,回到acquire()方法,加入 獲取鎖隊列,先看增加節點的方法:

private Node addWaiter(Node mode) {
   Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
   Node pred = tail;
   if (pred != null) {
        //如果尾部node不爲空,則把新增的node加到尾部,添加也是基於CAS
        //如果添加失敗,說明出現併發,走enq
       node.prev = pred;
       if (compareAndSetTail(pred, node)) {
           pred.next = node;
           return node;
       }
   } 
   enq(node);
   return node;
}
private Node enq(final Node node) {
        //如果是FIFO,是從head的下個node開始 !!
    for (;;) {
        //這裏是死循環,確保把新增的節點加到tail
        Node t = tail;
        if (t == null) {
            //如果尾部爲空,new一個node爲頭部,尾部也爲這個頭部的節點
            if (compareAndSetHead(new Node()))
                tail = head;
        } else {
            //把新增node加到尾部
            node.prev = t;
            if (compareAndSetTail(t, node)) {
                t.next = node;
                return t;
            }
        }
    }
}

節點創建完,然後是加到 隊列

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
  boolean failed = true;
  try {
     boolean interrupted = false;
     for (;;) {
        final Node p = node.predecessor();
        if (p == head && tryAcquire(arg)) {
            //如果上一個節點剛好是頭節點,也許已經釋放鎖,嘗試獲取鎖
            setHead(node);
            p.next = null; // help GC
            failed = false;
            return interrupted;
        }
        if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
            //檢查前一個節點的狀態,看當前獲取鎖失敗的線程是否需要掛起。
           parkAndCheckInterrupt())
           //如果需要,藉助JUC包下的LockSopport類的靜態方法Park掛起當前線程。
           //直到被喚醒。
            interrupted = true;
     }
   } finally {
       if (failed)
           cancelAcquire(node);
   }
}
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
    
    int ws = pred.waitStatus;
    
    if (ws == Node.SIGNAL)
        return true;
    if (ws > 0) {
        do {
            node.prev = pred = pred.prev;
        } while (pred.waitStatus > 0);
        pred.next = node;
    } else {
        compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
    }
    return false;
}
public static void park(Object blocker) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    setBlocker(t, blocker);
    unsafe.park(false, 0L);//0:永久
    setBlocker(t, null);
}

上面有提到Node,其實它是 aqs很重要的內部 結構

abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {
    
   private transient volatile Node head;

    private transient volatile Node tail;

    private volatile int state;
   
   static final class Node {
    
    static final Node SHARED = new Node();
    
    static final Node EXCLUSIVE = null;

    static final int CANCELLED =  1;//節點取消
    
    static final int SIGNAL    = -1;//節點等待觸發
   
    static final int CONDITION = -2;//節點等待條件

    static final int PROPAGATE = -3;//節點狀態需要向後傳播。
    
    //有上面四種狀態 只有當前節點的前一個節點爲SIGNAL時,才能當前節點才能被掛起。
    volatile int waitStatus;
    
    volatile Node prev;

    volatile Node next;

    volatile Thread thread;

    Node nextWaiter; 
   }

        

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