ReentrantLock的實(shí)現(xiàn)是基于其內(nèi)部類FairSync(公平鎖)和NonFairSync(非公平鎖)實(shí)現(xiàn)的。 其可重入性是基于Thread.currentThread()實(shí)現(xiàn)的: 如果當(dāng)前線程已經(jīng)獲得了執(zhí)行序列中的鎖， 那執(zhí)行序列之后的所有方法都可以獲得這個(gè)鎖。

公平鎖：

公平和非公平鎖的隊(duì)列都基于鎖內(nèi)部維護(hù)的一個(gè)雙向鏈表，表結(jié)點(diǎn)Node的值就是每一個(gè)請(qǐng)求當(dāng)前鎖的線程。公平鎖則在于每次都是依次從隊(duì)首取值。

鎖的實(shí)現(xiàn)方式是基于如下幾點(diǎn)：

表結(jié)點(diǎn)Node和狀態(tài)state的volatile關(guān)鍵字。

sum.misc.Unsafe.compareAndSet的原子操作(見附錄)。

非公平鎖：

在等待鎖的過程中， 如果有任意新的線程妄圖獲取鎖，都是有很大的幾率直接獲取到鎖的。

ReentrantLock鎖都不會(huì)使得線程中斷，除非開發(fā)者自己設(shè)置了中斷位。

ReentrantLock獲取鎖里面有看似自旋的代碼，但是它不是自旋鎖。

ReentrantLock公平與非公平鎖都是屬于排它鎖。

公平鎖和非公平鎖在說的獲取上都使用到了 volatile 關(guān)鍵字修飾的state字段， 這是保證多線程環(huán)境下鎖的獲取與否的核心。

但是當(dāng)并發(fā)情況下多個(gè)線程都讀取到 state == 0時(shí)，則必須用到CAS技術(shù)，一門CPU的原子鎖技術(shù)，可通過CPU對(duì)共享變量加鎖的形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變更的原子操作。

volatile 和 CAS的結(jié)合是并發(fā)搶占的關(guān)鍵。

公平鎖的實(shí)現(xiàn)機(jī)理在于每次有線程來?yè)屨兼i的時(shí)候，都會(huì)檢查一遍有沒有等待隊(duì)列，如果有， 當(dāng)前線程會(huì)執(zhí)行如下步驟：

/**

* Fair version of tryAcquire. Don't grant access unless

* recursive call or no waiters or is first.

*/

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;

}

其中hasQueuedPredecessors是用于檢查是否有等待隊(duì)列的。

非公平鎖在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候多次強(qiáng)調(diào)隨機(jī)搶占：

/**

* Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal

* acquire on failure.

*/

final void lock() {

if (compareAndSetState(0, 1))

setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());

else

acquire(1);

}

當(dāng)當(dāng)前擁有鎖的線程釋放鎖之后， 且非公平鎖無(wú)線程搶占，就開始線程喚醒的流程。

通過tryRelease釋放鎖成功，調(diào)用LockSupport.unpark(s.thread);?終止線程阻塞

private void unparkSuccessor(Node node) {

// 強(qiáng)行回寫將被喚醒線程的狀態(tài)

int ws = node.waitStatus;

if (ws < 0)

compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);

Node s = node.next;

// s為h的下一個(gè)Node, 一般情況下都是非Null的

if (s == null || s.waitStatus > 0) {

s = null;

// 否則按照FIFO原則尋找最先入隊(duì)列的并且沒有被Cancel的Node

for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)

if (t.waitStatus <= 0)

s = t;

}

// 再喚醒它

if (s != null)

LockSupport.unpark(s.thread);

}

非公平鎖性能高于公平鎖性能的原因：

在恢復(fù)一個(gè)被掛起的線程與該線程真正運(yùn)行之間存在著嚴(yán)重的延遲。

假設(shè)線程A持有一個(gè)鎖，并且線程B請(qǐng)求這個(gè)鎖。由于鎖被A持有，因此B將被掛起。當(dāng)A釋放鎖時(shí)，B將被喚醒，因此B會(huì)再次嘗試獲取這個(gè)鎖。與此同時(shí)，如果線程C也請(qǐng)求這個(gè)鎖，那么C很可能會(huì)在B被完全喚醒之前獲得、使用以及釋放這個(gè)鎖。這樣就是一種雙贏的局面：B獲得鎖的時(shí)刻并沒有推遲，C更早的獲得了鎖，并且吞吐量也提高了。

當(dāng)持有鎖的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)或者請(qǐng)求鎖的平均時(shí)間間隔較長(zhǎng)，應(yīng)該使用公平鎖。在這些情況下，插隊(duì)帶來的吞吐量提升(當(dāng)鎖處于可用狀態(tài)時(shí)，線程卻還處于被喚醒的過程中)可能不會(huì)出現(xiàn)。

總結(jié)

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