并发编程--互斥锁ReentrantLock

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-06-18 12:44 292阅读 0赞

ReentrantLock是一个比较常用的锁，它是一个互斥锁，互斥锁的含义就是只能由某个线程进行操作，其他线程等到释放锁资源之后才能竞争锁；同时它又是可重入的，意思是它可以被单个线程多次获取。ReentrantLock可以获取公平锁和非公平锁，其区别的体现是获取锁的机制上是否公平，ReentrantLock在同一个时间点只能被一个线程获取(当某线程获取到“锁”时，其它线程就必须等待)；ReentraantLock是通过一个FIFO的等待队列来管理获取该锁所有线程的。在“公平锁”的机制下，线程依次排队获取锁；而“非公平锁”在锁是可获取状态时，不管自己是不是在队列的开头都会获取锁。

简单来说ReentrantLock提供了两个方法：

（1）lock()：获取锁

public void lock() {
            sync.lock();
        }

（2）unlock：释放锁

public void unlock() {
            sync.release(1);
        }

ReentrantLock实现机制：首先提供了一个volatile修饰的state，当state=0时表明没有线程获取锁，一个线程想要获取锁时，如果state=0，则将state=1，此时这个线程获取到了锁，其他线程来获取锁时会判断state，此时state不等于0，将此线程添加到一个FIFO队列中，并将线程阻塞，当一个线程释放锁时会通知阻塞的线程，使阻塞线程变成可执行线程来竞争锁（判断state是否是0），当一个线程已经获得锁并再次获取锁时，虽然此时state=1，此时只需要将state++就好，这样这个线程就获取了多次锁，实现机制在AbstractQueuedSynchronizer中接下来我们会对源码简单分析。

简单来说锁的实现机制是通过一个volatile变量state和线程FIFO来实现的，state为0时锁可获取，线程执行；当state不为0且线程不是当前可执行线程时将线程放到FIFO队列中并阻塞，线程执行完之后再唤醒阻塞线程来进行竞争锁。

一、ReentrantLock提供的接口：

// 创建一个 ReentrantLock ，默认是“非公平锁”。
    ReentrantLock()
    // 创建策略是fair的 ReentrantLock。fair为true表示是公平锁，fair为false表示是非公平锁。
    ReentrantLock(boolean fair)
    // 查询当前线程保持此锁的次数。
    int getHoldCount()
    // 返回目前拥有此锁的线程，如果此锁不被任何线程拥有，则返回 null。
    protected Thread getOwner()
    // 返回一个 collection，它包含可能正等待获取此锁的线程。
    protected Collection<Thread> getQueuedThreads()
    // 返回正等待获取此锁的线程估计数。
    int getQueueLength()
    // 返回一个 collection，它包含可能正在等待与此锁相关给定条件的那些线程。
    protected Collection<Thread> getWaitingThreads(Condition condition)
    // 返回等待与此锁相关的给定条件的线程估计数。
    int getWaitQueueLength(Condition condition)
    // 查询给定线程是否正在等待获取此锁。
    boolean hasQueuedThread(Thread thread)
    // 查询是否有些线程正在等待获取此锁。
    boolean hasQueuedThreads()
    // 查询是否有些线程正在等待与此锁有关的给定条件。
    boolean hasWaiters(Condition condition)
    // 如果是“公平锁”返回true，否则返回false。
    boolean isFair()
    // 查询当前线程是否保持此锁。
    boolean isHeldByCurrentThread()
    // 查询此锁是否由任意线程保持。
    boolean isLocked()
    // 获取锁。
    void lock()
    // 如果当前线程未被中断，则获取锁。
    void lockInterruptibly()
    // 返回用来与此 Lock 实例一起使用的 Condition 实例。
    Condition newCondition()
    // 仅在调用时锁未被另一个线程保持的情况下，才获取该锁。
    boolean tryLock()
    // 如果锁在给定等待时间内没有被另一个线程保持，且当前线程未被中断，则获取该锁。
    boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
    // 试图释放此锁。
    void unlock()

二、ReentrantLock示例：

public class Operation {
    	private Lock lock;
    	
    	int value = 1;
    	
    	public Operation(){
    		this.lock = new ReentrantLock(false);
    	}
    	
    	public void print1(){
    		lock.lock();
    		value = value +1;
    		System.err.println(value);
    		lock.unlock();
    	}
    	public void print2(){
    		lock.lock();
    		value = value +2;
    		System.err.println(value);
    		lock.unlock();
    	}
    	
    }

public class LockMain {
    
    
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		final Operation operation = new Operation();
    		Runnable runnable = new Runnable() {
    			
    			@Override
    			public void run() {
    					operation.print1();
    				
    			}
    		};
    		Runnable runnable2 = new Runnable() {
    			
    			@Override
    			public void run() {
    				operation.print2();
    			}
    		};
    		Runnable runnable3 = new Runnable() {
    			
    			@Override
    			public void run() {
    					operation.print1();
    				
    			}
    		};
    		
    		Thread thread = new Thread(runnable);
    		Thread thread2 =  new Thread(runnable2);
    		Thread thread3 = new Thread(runnable3);
    		
    		thread.start();
    		thread2.start();
    		thread3.start();
    	}
    
    }

结果：三个线程互斥运行。