ReentrantLock獲取鎖釋放鎖的流程示例分析
目的
- 了解ReentrantLock獲取鎖、釋放鎖的流程
代碼
package com.company.aqs; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * ReentrantLock使用案例——使用ReentrantLock加鎖 * @Author: Alan * @Date: 2022/11/20 01:38 */ public class ReentrantLockDemo { private static int sum=0; private static Lock lock=new ReentrantLock(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int i = 0; i < 3; i++) { new Thread(()->{ // 獲取鎖 lock.lock(); try { for (int j = 0; j < 1000; j++) { sum++; } }finally { // 在finally代碼塊中釋放鎖 lock.unlock(); } }).start(); } // 保證所有線程執(zhí)行完畢 Thread.sleep(1000); System.out.println(sum); } }
這是一個使用ReentrantLock實現(xiàn)多線程求和的案例。代碼邏輯比較簡單,外層循環(huán)開啟了3個線程,然后每個線程內(nèi)多sum累加1000,最后輸出結(jié)果sum=1000。
獲取鎖流程
整個過程概括起來就做了兩件事兒
- 獲取鎖成功,執(zhí)行當前線程內(nèi)的其他事情;
- 獲取鎖失敗,當前線程加入同步隊列,同時阻塞當前線程。
當?shù)谝粋€線程(thead0)進來的時候,通過CAS去修改state屬性為1,如果成功,通過setExclusiveOwnerThread()方法設(shè)置exclusiveOwnerThread為當前線程
此時,第二個線程(thead1)進來,再去通過CAS修改state屬性為1時,便會失敗,此時進入acquire()方法。最終會走到如下方法,首先通過tryAcquire()方法再次嘗試去獲取鎖。
tryAcquire()方法內(nèi)部還是會通過CAS去獲取鎖。此時鎖資源還被第二線程持有,因此會返回false?,F(xiàn)在接著看acquire()方法中的if判斷。
此時,會進行acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))判斷。這里需要執(zhí)行兩個方法addWaiter()和acquireQueued()。首先看addWaiter()方法。這個方法,我們需要關(guān)注以下四點。
- 首先會先構(gòu)造一個node節(jié)點(節(jié)點內(nèi)部細節(jié),可以看其構(gòu)造方法)。
- 如果tail(同步隊列尾節(jié)點指針)不為空,其實也就是同步隊列不為空,那么就把第1步構(gòu)建的節(jié)點通過尾插法加入隊列中,然后返回
如果同步隊列為空了,那么執(zhí)行enq()方法,這個方法為我們做了兩件事兒。
- 如果同步隊列為空,那么初始化隊列
- 隊列初始化完成后,將node節(jié)點入隊。
通過addWaiter()方法和enq()方法,我們也可以看出來,AQS中的同步隊列是通過雙向鏈表來實現(xiàn)的,節(jié)點入隊和出隊,需要修改兩個指針才行(prev和next)。
addWaiter()方法執(zhí)行執(zhí)行完畢后,我們通過下面這張圖大致看下此時同步隊列中的節(jié)點指向情況。此處,不太理解可以再回頭看看enq()方法的執(zhí)行流程。
addWaiter()方法執(zhí)行執(zhí)行完畢后,會返回入隊后的新節(jié)點。然后開始執(zhí)行acquireQueued()方法。這個方法做了五件事兒。
- 獲取當前節(jié)點的前驅(qū)節(jié)點p
- 如果p是頭節(jié)點,那么再次嘗試去獲取鎖,獲取鎖成功,就可以跳出循環(huán)
- 獲取鎖失敗,通過shouldParkAfterFailedAcquire()去修改waitSatus為-1(為什么修改為-1,這里可以從AQS的源碼中找到原因,后續(xù)獲取鎖的流程也會遵從這個邏輯)
4. parkAndCheckInterrupt()方法會阻塞當前線程,同時,能夠返回當前線程的中斷狀態(tài)(Thread.interrupted()會清除中斷標記位)。
經(jīng)過上述的一通操作,我們可以知道,線程1沒有獲取到鎖,被加入到了同步隊列,并且還對其進行了阻塞。概括下就是四個字“入隊”、“阻塞”。此時我們的同步隊列也變成如下所示。和上述執(zhí)行完addWaiter()方法相比,只是線程1節(jié)點的前驅(qū)節(jié)點,waitStaus被設(shè)置成了-1。
釋放鎖流程
整個過程(只考慮釋放鎖成功)概括起來做了三件事兒
- 釋放鎖資源;
- 喚醒同步隊列中頭節(jié)點的后一個節(jié)點對應(yīng)的線程
- 步驟2被喚醒的該線程嘗試競爭鎖,競爭鎖成功,那么更新同步隊列(即頭節(jié)點出隊)。
當?shù)谝粋€線程(thread0)執(zhí)行完自己的業(yè)務(wù)流程后,就會釋放鎖。此時,我們來看看釋放鎖的流程又是什么樣子的。調(diào)用unlock()方法可以對鎖進行釋放,需要注意的時,為了避免死鎖,需要將該方法的調(diào)用放在fiaally代碼塊中。
當thread0去釋放鎖時,會調(diào)用release()方法,該方法主要做了兩件事兒。
- 調(diào)用tryRelease()方法釋放鎖
其方法內(nèi)部,會將state設(shè)置為0,同時通過setExclusiveOwnerThread()方法設(shè)置exclusiveOwnerThread為當null,代表此時鎖資源被釋放,沒有任何線程持有鎖資源
如果第一步返回true,即釋放鎖成功,那么開始第二步。第二步首先獲取同步隊列的頭節(jié)點,查看其waitStatus屬性。這里我們把剛才獲取鎖過后,同步隊列中的節(jié)點情況再放一下。此時,我們的head節(jié)點的waitStatus為-1,因此會進入unparkSuccessor()方法
unparkSuccessor()方法,主要做了以下三件事兒。注意第三步,根據(jù)我們當前同步隊列的情況來看,LockSupport.unpark()方法會喚醒線程1。
當執(zhí)行完unparkSuccessor()方法中的LockSupport.unpark()方法后,線程1(thread1)就會被喚醒了。線程1被喚醒過后,我們又來看看線程1的執(zhí)行情況。此時線程1,會繼續(xù)執(zhí)行acquireQueued()方法中的for循環(huán)(注意:這是一個死循環(huán)哦)。執(zhí)行順序和獲取鎖時是一致的,和獲取鎖有所不同的時,此時執(zhí)行第2步獲取鎖是會成功的(因為thread0已經(jīng)釋放鎖了)。
獲取鎖成功后呢,會讓當前同步隊列中的頭節(jié)點出隊,此時,同步隊列中的節(jié)點情況如下所示。
此時,釋放鎖的邏輯就執(zhí)行完成了。歸納起來其實也很簡單,首先釋放鎖資源,然后再喚醒同步隊列中頭節(jié)點的后一個節(jié)點對應(yīng)的線程,最后,更新同步隊列(出隊)。
總結(jié)
以上便是ReentrantLock獲取鎖、釋放鎖的的大致流程。通過這篇文章,讀者對ReentrantLock的獲取鎖、釋放鎖過程有一個大致的了解了,細心的讀者可能會發(fā)現(xiàn),獲取鎖時acquireQueued()方法中有一個隊cancelAcquire()方法的調(diào)用邏輯,這里沒有詳細解釋,博主會在后面的文章中詳細來解釋這個方法的處理邏輯(flag先立下!?。。?。
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