ReentrantLock非公平锁源码分析

hello~各位读者好，我是鸭血粉丝（大家可以称呼我为「阿粉」）。今天，阿粉带着大家来了解一下 ReentrantLock 锁的非公平锁的实现原理

1.锁

java中,加锁的方式

1. synchronized，这个是 java 底层实现的,也就是 C 语言实现的。
 	2. lock，这个是 java.util.concurrent 包下面的，是 java语言实现的。

2.ReentrantLock

ReentrantLock 是 Lock 的一种实现，是一种可重入的公平或非公平锁。默认是非公平锁。

2.1 Lock的创建

首先看下锁的创建和使用代码：

//创建锁
Lock lock  = new ReentrantLock();
//加锁
lock.lock();
//释放锁
lock.unlock();

然后看下创建的是 ReentrantLock 的构造函数：

public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}

NonfairSync 就是非公平锁。所以 ReentrantLock 默认是非公平锁的实现

2.2 lock()

加锁的逻辑就比较复杂了，因为存在线程竞争。所以有两种情况，一种是竞争到锁的处理，一种是没有竞争到锁的处理。

首先我们还是来看下 lock() 方法，因为最终是非公平的实现，所以直接看 NonfairSync 里面的 lock 方法。

final void lock() {
    if (compareAndSetState(0, 1))
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
    else
        acquire(1);
}

2.3 没有获取到锁的逻辑 acquire()

直接上代码：

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

还是3个方法，阿粉一个一个的说。

tryAcquire(arg) ，还是先看代码在分析。

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;
}

a. 获取 state ，如果等于0，说明之前获得锁的线程已经释放了，那么这个线程就会再次去竞争锁，这就是非公平锁的体现，如果是公平锁，是没有这个判断的。

b. 如果前一个获得锁的线程没有释放锁，那么就判断是否是同一个线程，是的话就会将 state 加 1。这个就是重入锁的体现。

c. 如果都不满足,那么返回 false。

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) ,再次获取锁没有成功,并且又不是可重入锁,那么就存入一个阻塞队列里面。里面还有一点逻辑，就不展开了，有兴趣可以自己看下。
selfInterrupt(); 这个是当前线程的中断标志，作用就是在线程在阻塞的是否，客户端通过调用了中断线程的方法 interrupt()，那么该线程被唤醒的时候，就会有响应的处理。具体要看这个线程 run 方法里面的代码逻辑。

2.4 unlock()

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;
}

释放锁的步骤

state - 1,如果大于0，说明释放的是重入锁，只需要修改 state 就行了
如果等于0，说明要释放锁，释放锁首先需要把独占线程设置为null，再把state设置为0。

3 总结

Lock 锁的实现：

互斥性：需要一个状态来判断是否竞争到锁： state 并且需要用 volatile修饰，保证线程之间的可见性。
可重入性：Thread exclusiveOwnerThread 这个成员变量来记录当前获得锁的线程。
公平或非公平：默认非公平，NonfairSync。
没有竞争到锁的线程怎么办？放到队列中。
没有竞争到锁的线程怎么释放CPU？park：阻塞线程释放CPU资源，这个操作在 acquireQueued()，阿粉没没有讲这个。
最后来张流程图：