一.前言

首先在聊ReentrantLock之前，我們需要知道整個JUC的并發同步的基石，currrent里面所有的共享變量都是由volatile修飾的，我們知道volatile的語義有2大特點，可見性以及防止重排序（內存屏障，volatie寫與volatile讀）1、當第二個操作為volatile寫操做時,不管第一個操作是什么(普通讀寫或者volatile讀寫),都不能進行重排序。這個規則確保volatile寫之前的所有操作都不會被重排序到volatile之后;

2、當第一個操作為volatile讀操作時,不管第二個操作是什么,都不能進行重排序。這個規則確保volatile讀之后的所有操作都不會被重排序到volatile之前;

3、當第一個操作是volatile寫操作時,第二個操作是volatile讀操作,不能進行重排序。而cas操作同時包含了volatile寫/讀語義，這二者的完美結合就組成了current的基石

二.ReentrantLock的基礎用法

1.

public class ReentrantLockText {public static void main(String[] args) {Lock lock = new ReentrantLock();Thread t1 = new Thread(()->{try {lock.lock();System.out.println('t1 start');TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);System.out.println('t1 end');} catch (InterruptedException e) {System.out.println('interrupted!');} finally {lock.unlock();}});t1.start();Thread t2 = new Thread(()->{try {//lock.lock();lock.lockInterruptibly(); //可以對interrupt()方法做出響應System.out.println('t2 start');TimeUnit.SECONDS.sleep(5);System.out.println('t2 end');} catch (InterruptedException e) {System.out.println('interrupted!');} finally {lock.unlock();}});t2.start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}t2.interrupt(); //打斷線程2的等待}}

運行結果

reentrantlock用于替代synchronized

需要注意的是，必須要必須要必須要手動釋放鎖（重要的事情說三遍） 使用syn鎖定的話如果遇到異常，jvm會自動釋放鎖，但是lock必須手動釋放鎖，因此經常在finally中進行鎖的釋放 使用reentrantlock可以進行“嘗試鎖定”tryLock，這樣無法鎖定，或者在指定時間內無法鎖定，線程可以決定是否繼續等待 使用ReentrantLock還可以調用lockInterruptibly方法，可以對線程interrupt方法做出響應 在一個線程等待鎖的過程中，可以被打斷

2.ReentrantLock還有一個tryLock（time），可以指定時間，如果指定時間內沒有獲得鎖，則放棄，可以通過其返回值來決定是否繼續等待

3.還有就是Condition了（我個人覺得這是最靈活的一個地方）

public class Lock_condition { public static void main(String[] args) {char[] aI = '1234567'.toCharArray();char[] aC = 'ABCDEFG'.toCharArray();Lock lock = new ReentrantLock();Condition conditionT1 = lock.newCondition();Condition conditionT2 = lock.newCondition();new Thread(()->{ try {lock.lock();for(char c : aI) { System.out.print(c); conditionT2.signal(); conditionT1.await();}conditionT2.signal(); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); } finally {lock.unlock(); }}, 't1').start();new Thread(()->{ try {lock.lock();for(char c : aC) { System.out.print(c); conditionT1.signal(); conditionT2.await();}conditionT1.signal(); } catch (Exception e) {e.printStackTrace(); } finally {lock.unlock(); }}, 't2').start(); }}

這是condition結合lock（獨占鎖）的用法condition目前只實現了獨占鎖，關于condition的源碼理解，后續也會繼續更新，暫時我們只需要知道類似object的wait與notifiy

三.原理+源碼

我們現在知道了基本用法，那么我們就可以開始探究源碼了

1.AQS我們知道JUC里面的核心類就是AQS，那么AQS究竟是個啥東西呢？1）先上內部類NODE源碼

static final class Node {static final Node SHARED = new Node();static final Node EXCLUSIVE = null;static final int CANCELLED = 1;static final int SIGNAL = -1;static final int PROPAGATE = -3;volatile int waitStatus;volatile Node next;volatile Node prev;volatile Thread thread;Node nextWaiter;

不知道大家在看到這個 Node next;Node prev;的時候是啥感覺，反正我當時是激動壞了，這不就是一個雙向鏈表嘛，再看volatile Thread thread;這個屬性，這是一個管理線程的雙向鏈表，換句話說就是將線程打包成立節點放入AQS的鏈表中基礎的結構清楚之后。SHARED 與EXCLUSIVE 代表是獨占節點還是共享節點2)再上AQS屬性源碼

private transient volatile Node head; private transient volatile Node tail; private volatile int state;

Node0 head與tail不用說，這是來管理節點的，這里我們要核心介紹一個屬性是state，這也是AQS這個類的靈魂,1.再獨占鎖中這個state是1或者0，（如果大于1則表示鎖重入，這個稍后會有源碼分析）2在共享鎖中代表還有多少共享鎖資源，3.在讀寫鎖中，高16位代表寫鎖是否被占用，低16位代表有多少讀鎖，4.在CountDownLatch中，通過構造參數代碼門閘剩余個數5.在Semaphore中，同樣通過構造參數代表信號燈個數

2.ReentrantLock獲取鎖源碼（獨占鎖）首先公平鎖與非公平鎖，分別繼承與SyncFairSync NoFairSync ，默認是非公平鎖，可以在構造方法上指定

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);//ture則是公平鎖

公平鎖故名思意，在AQS中管理著一個線程隊列，如果這時候 有一個線程過來搶這把鎖，如果是公平鎖，那么會判斷隊列是不是存在不同與當前線程的等待隊列（FIFO），如果存在則去排隊，非公平鎖則是直接去排隊（2.1.非公平鎖獲取鎖）

final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1))//cas原子操作嘗試去修改值，如果修改成功說明成功獲取到了鎖setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); elseacquire(1);}

首先cas原子操作嘗試去修改值，如果修改成功說明成功獲取到了鎖,進入setExclusiveOwnerThread（）方法

protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {exclusiveOwnerThread = thread; }

將當前線程記錄，實現偏向鎖，一行代碼便完美實現了偏向鎖??！

如果失敗則，調用acquire（）；這個方法調用的實際上是子類的nonfairTryAcquire方法

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) { final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) {if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true;} } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {int nextc = c + acquires;if (nextc < 0) // overflow throw new Error('Maximum lock count exceeded');setState(nextc);return true; } return false;}

首先，獲取state的值，判斷是否為0，如果為0，則說明鎖沒有被占有，（可能是剛剛被釋放）那么cas操作開始嘗試獲取鎖，**（注意注意注意）**重要的事情說三遍，這里僅僅嘗試獲取一次，沒有自旋??！這是獨占鎖與共享鎖的區別之一，因為如果state>=0(對于共享鎖來說state代表剩余數量)，那么共享鎖會不斷嘗試自旋獲取鎖，之道state<0,因為只要》0那么就可能共享到鎖接下來的else if就是重入鎖的操作了，判斷當先線程是不是記錄的線程，如果是，每次重入state+1，如果不是就返回flase，直接拜拜（2.2公平鎖獲取鎖）剛剛介紹了公平鎖的意義，所有直接上源碼，公平鎖比非公平鎖多了一個公平判斷

public final boolean hasQueuedPredecessors() {// The correctness of this depends on head being initialized// before tail and on head.next being accurate if the current// thread is first in queue.Node t = tail; // Read fields in reverse initialization orderNode h = head;Node s;return h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread()); }

我們可以看到hasQueuedPredecessors是用來判斷隊列是否有不同于當前線程的節點等待，這里重點討論一個情況，h != t返回true，(s = h.next) == null返回true首先可以知道隊列中有2個節點，但是頭節點沒有后繼結點，在這里列舉一種情況，有另一個線程已經執行到初始化隊列的操作了，介于compareAndSetHead(new Node())與tail = head之間，也就是之后說的enq自旋方法，請繼續往下看

繼續如果非公平鎖沒有獲取到鎖，那么會調用acquireQueued和addwaiter方法

public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) selfInterrupt(); }

首先來看addwaiter方法

private Node addWaiter(Node mode) {Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);// Try the fast path of enq; backup to full enq on failureNode pred = tail;if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) {pred.next = node;return node; }}enq(node);return node; }

首先將，當前線程封裝成一個，Node，然后通過判斷尾結點是不是空的方式，判斷隊列是不是空的，如果存在尾結點，那么直接進先驅后繼的改造，放入雙向鏈表，完成鏈表結構，那么如果是空的呢？這么調用了一個enq的自旋方法

private Node enq(final Node node) {for (;;) { Node t = tail; if (t == null) { // Must initializeif (compareAndSetHead(new Node())) tail = head; } else {node.prev = t;if (compareAndSetTail(t, node)) { t.next = node; return t;} }} }

我們可以看到這個一個自旋方法，第一次循環：t為null，那么cas就new出來一個新結點，頭尾都指向這個新結點，第二次循環，將傳進來的這個線程結點的前驅指向剛剛new的這個結點，然后cas操作進行，將這個線程結點替換為尾部結點，然后head后繼指向線程結點，返回head經過二次循環，得到了一個由2個節點組成的隊列，head-》node，head是假節點（里面不包括線程為null），node才是真正的線程結點（addwrite封裝好的傳進來的線程結點）問題1.為什么一定要用cas操作，因為防止別的線程修改了該隊列

好，現在我們繼續，看acquireQueued

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)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; }} finally { if (failed)cancelAcquire(node);} }

這是一個最最核心的方法，從隊列中取線程首先這是一個自旋，判斷該節點的前驅節點是不是head，因為（FIFO）先進先出隊列。如果不是直接拜拜進入shouldParkAfterFailedAcquire，繼續上源碼

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {int ws = pred.waitStatus;if (ws == Node.SIGNAL) /* * This node has already set status asking a release * to signal it, so it can safely park. */ return true;if (ws > 0) { /* * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and * indicate retry. */ do {node.prev = pred = pred.prev; } while (pred.waitStatus > 0); pred.next = node;} else { /* * waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we * need a signal, but don’t park yet. Caller will need to * retry to make sure it cannot acquire before parking. */ compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);}return false; }

static final int CANCELLED = 1;static final int SIGNAL = -1;static final int CONDITION = -2;static final int PROPAGATE = -3;

CANCELLED：因為超時或者中斷，結點會被設置為取消狀態，被取消狀態的結點不應該去競爭鎖，只能保持取消狀態不變，不能轉換為其他狀態。處于這種狀態的結點會被踢出隊列，被GC回收； SIGNAL：表示這個結點的繼任結點被阻塞了，到時需要通知它； CONDITION：表示這個結點在條件隊列中，因為等待某個條件而被阻塞； PROPAGATE：使用在共享模式頭結點有可能牌處于這種狀態，表示鎖的下一次獲取可以無條件傳播； 0：None of the above，新結點會處于這種狀態。

首先說明一下waitStatus這個屬性，為什么之前不提呢，因為之前沒有對waitStatus進行操作，我們在new節點與封裝結點的時候沒有考慮這個屬性，所以我們現在當成一個新屬性，值為0來看待，

shouldParkAfterFailedAcquire這個代碼的邏輯意義是說明呢？如果是SIGNAL那么，直接ture，如果大于0，則是CANCELLED，被取消了，直接剔除隊列如果都不是，那么將其前驅結點設為SIGNAL，也就是可以安心睡覺了，定好鬧鐘了，可以被等著喚醒了，我們現在很明顯是第三種，因為之前啥都沒干，就是0，所以本來狀態

進行shouldParkAfterFailedAcquire之后，那么現在鏈表中，對線程1的前驅設鬧鐘，0變成-1

假設這時候又來了個線程2，那么同理，對線程而的先驅設鬧鐘0變成-1

在調用了shouldParkAfterFailedAcquire（）之后，調用parkAndCheckInterrupt方法用于阻塞，

這里提一下，關于parkAndCheckInterrupt，lock里面用于阻塞都是基于lockSupper.park()與lockSupper.unpark()完成了，而lockSupper調用的又是unsafe這個類，我們知道java是基于jvm實現的，并不能和c++一樣直接對os進行操作，所以jvm給我們提供了一個梯子，這個梯子就是unsafe這個類，直接將線程的的交個操作系統阻塞

四,釋放鎖

終于到了釋放鎖，獨占鎖的釋放鎖的邏輯相對與共享鎖來說比較簡單，后續我也會繼續更新共享鎖的源碼

public final boolean release(int arg) {if (tryRelease(arg)) { Node h = head; if (h != null && h.waitStatus != 0)unparkSuccessor(h); return true;}return false; }

首先我們來看tryRelease方法，

protected final boolean tryRelease(int releases) { int c = getState() - releases; if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())throw new IllegalMonitorStateException(); boolean free = false; if (c == 0) {free = true;setExclusiveOwnerThread(null); } setState(c); return free;}

首先獲取，int c = getState() - releases;這里可能c是>0的，因為獨占鎖的重入鎖（上面以及說明了獨占鎖的重入的源碼操作），所以有可能是需要進行多次解鎖的，繼續判斷當前線程是不是獨占線程，如果不是則報IllegalMonitorStateException異常一直解鎖到c=0的時候，那么線程已經解鎖，則設setExclusiveOwnerThread=null設置當前獨占線程為null，然后設置state為0

繼續回到release，如果頭節點不是null而且h.waitStatus != 0，說明是-1，說明設置鬧鐘了，需要喚醒aqs隊列中的阻塞結點，調用的是unparkSuccessor方法，繼續看源碼

private void unparkSuccessor(Node node) {/* * If status is negative (i.e., possibly needing signal) try * to clear in anticipation of signalling. It is OK if this * fails or if status is changed by waiting thread. */int ws = node.waitStatus;if (ws < 0) compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);/* * Thread to unpark is held in successor, which is normally * just the next node. But if cancelled or apparently null, * traverse backwards from tail to find the actual * non-cancelled successor. */Node s = node.next;if (s == null || s.waitStatus > 0) { s = null; for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)if (t.waitStatus <= 0) s = t;}if (s != null) LockSupport.unpark(s.thread); }

這里首先明確，這里傳進來的node是啥？是頭節點！?。?！，一定要明確這個，博主就是因為剛開始沒明確這個，半天沒明白，因為喚醒一定是喚醒頭節點之后的waitStatus不為1的結點

首先判斷頭節點，如果是-1則設置為0，這個中間狀態，表示有結點被喚醒了，然后拿到，head的后繼節點，進行判斷，如何是null或者waitStatus >0，（就是1，CANCELLED，代表被取消了），這個時候從尾部開始遍歷，剔除waitStatus >0的節點，找到第一個waitStatus <=0的節點，用LockSupport.unpark(s.thread);將其喚醒，喚醒之后的線程回到acquireQueued方法中，

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try { boolean interrupted = false; for (;;) { //被阻塞的線程，被喚醒后在進行循環， //然后通過return interrupted;final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) { setHead(node); p.next = null; // help GC failed = false; return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; }} finally { if (failed)cancelAcquire(node);} }

首先，將該結點設置為head，然后將老head指向null，幫助gc回收，然后return返回，至此線程自由那么此時該隊列為

五，總結

寫了很久，如果有啥不對的地方，歡迎大家指正

以上就是一篇徹底看懂ReentrantLock,AQS的源碼的詳細內容，更多關于一篇徹底看懂ReentrantLock,AQS的源碼的資料請關注好吧啦網其它相關文章！