简介
- ReentrantLock是AQS下一种实现，提供了公平锁与非公平锁两种机制。
- 默认为非公平锁，可在ReentrantLock实例化时指定。
- 公平锁与非公平锁区别在于，当一个线程获取锁时，如果当前锁已被其他线程获取。公平锁直接将当前线程加入到阻塞队列，而非公平锁会尝试再次获取锁，若获取成功将不再阻塞。
初始化
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync(); // 非公平锁
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); // 指定公平|非公平锁
}
获取锁
ReentrantLock提供了两种获取锁的方式，lock()、tryLock()。
lock()获取锁时，如果锁已被其他线程持有，当前线程会进入阻塞状态。
tryLock()获取锁时，如果锁已被其他线程持有，将放弃锁的获取，而是继续执行当前线程。
public boolean tryLock()
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
// 如果当前锁状态未被其他线程持有，当前线程获取到锁。
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// 如果当前线程等于持有锁的线程，计入重入次数
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
// 未获取到锁，不再阻塞等待，直接返回false结束锁获取
return false;
}
final void lock()【NonfairSync】
final void lock() {
// 如果当前锁状态为0，则将锁状态该为1，表示当前线程获取当了锁
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); // 设置获取到锁的线程
else
acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
// 非公平锁尝试获取锁
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
// 跟刚获取锁时一样，判断锁状态来获取锁
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { // 重入锁，当前线程等于持有锁线程
int nextc = c + acquires; // 记录重入次数
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
// 尝试获取失败
return false;
}
执行至此处时，表示当前线程未获取到锁。
// 添加当前线程到等待队列
private Node addWaiter(Node mode) {
// 创建一个thread为当前线程的节点
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) { // 当tail节点不为null时
node.prev = pred; // 将当前节点的prev节点指向tail节点
if (compareAndSetTail(pred, node)) { // 将tail节点指向当前节点
pred.next = node; // 原tail节点的next节点指向当前节点
return node;
}
}
enq(node); // 当tail节点为空或者将tail节点指向当前节点失败时，会执行到当前
return node;
}
// 当前线程入队
private Node enq(final Node node) {
// 由于当前操作是非线程安全的，使用了CAS+自旋的方式来保证操作的原子性以及节点入队
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // Must initialize
if (compareAndSetHead(new Node())) // tail节点为空时，会创建一个thread为null节点，并使head、tail节点指向该节点
tail = head;
} else {
// 此处与addWaiter()方法逻辑是一致的，将当前节点的prev节点指向tail节点，并将tail节点指向当前节点以及原tail节点的next节点指向当前节点
// 如果将tail节点指向当前节点失败，由于使用了自旋方式，会不断尝试该操作，直至将tail节点指向当前节点为止
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
// 此时当前线程节点以及加入到队列中
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
// 进入到此后，首先会尝试获取锁，
for (;;) {
final Node p = node.predecessor(); // 获取当前节点的prev节点
if (p == head && tryAcquire(arg)) { // 如果prev节点是head节点，会尝试获取锁
// 此时表示当前线程获取到了锁，但节点仍在队列中
// 将当前节点设置为head节点
// 很巧妙隐形的将当前节点从队列中移除【因为此时已获得锁】
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
// 将head节点waitStatus设为SIGNAL，并让当前线程挂起，直至线程被唤醒，
// 线程被唤醒后会再次尝试获取锁，如果获取失败会再次被挂起，如此自旋直至获取锁为止
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
// 将当前节点设置为head节点
// 将节点的prev节点与thread设置为null即可
private void setHead(Node node) {
head = node;
node.thread = null;
node.prev = null;
}
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus; // 获取prev节点waitStatus
if (ws == Node.SIGNAL)
return true;
if (ws > 0) { // waitStatus>0，标段已取消
// 从队列中删除当前节点的prev节点已取消的节点，但是否被GC回收来呢？？？是否原来的prev、next指向依然在。
do {
node.prev = pred = pred.prev; // 将当前节点的prev节点指向prev节点的prev节点
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node; // 当前节点新的prev节点指向当前节点
} else {
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL); // 设置当前节点的prev节点的状态为SIGNAL
}
return false;
}
// 此时当前线程经过了层层叠嶂，依然未获取到锁，于是将当前线程挂起。
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
此时，lock()获取指向完毕，如果获取到了锁就继续执行当前线程，否则当前线程已挂起。
释放锁
final void lock()【NonfairSync】
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) { // 锁是否成功
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0) // head节点不为null并且状态不为0时，唤醒一个阻塞中线程
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
// 尝试释放
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) { // 锁已释放
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null); // 释放当前线程持有该锁
}
setState(c); // 设置锁状态
return free;
}
// 唤醒线程，node=head，但似乎没有从队列中删除，是在唤醒后尝试获得锁成功后删除的
private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus; // waitStatus=SIGNAL，在shouldParkAfterFailedAcquire()中设置的
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0); // 设置head的waitStatus为0
Node s = node.next; // 获取head的next节点，即队列中第一个thread不为null节点
if (s == null || s.waitStatus > 0) { // 节点为空或者waitStatus大于0时
s = null; // s节点本就为null或者已被取消，从新设置为null
// 从tail节点开始直至head节点
// 为什么要这样操作呢？？？
// 虽然s当前是null，
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0) // waitStatus不是取消时，设置s为该节点
s = t;
}
// 当待唤醒节点不为null时，唤醒该节点
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);
}
// 取消当前线程节点
private void cancelAcquire(Node node) {
if (node == null)
return;
node.thread = null; // 设置节点thread为null
Node pred = node.prev;
while (pred.waitStatus > 0)
node.prev = pred = pred.prev;
Node predNext = pred.next; // 最新pred节点的next节点
node.waitStatus = Node.CANCELLED; // 当前节点设置为取消状态
// 如果当前节点是tail节点，则将tail节点指向最新得到的pred节点
if (node == tail && compareAndSetTail(node, pred)) {
compareAndSetNext(pred, predNext, null); // 设置最新tail节点的next节点为null
} else {
int ws;
// tail节点不等于head节点 && (tail节点SIGNAL || tail的thread不为null)
if (pred != head &&
((ws = pred.waitStatus) == Node.SIGNAL ||
(ws <= 0 && compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL))) &&
pred.thread != null) {
Node next = node.next;
if (next != null && next.waitStatus <= 0)
compareAndSetNext(pred, predNext, next);
} else {
// 唤醒第一个有效节点
unparkSuccessor(node);
}
node.next = node; // help GC
}
}