展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Java并发锁ReentrantLock的实现

Java并发锁ReentrantLock的实现

ReentrantLock实现Lock接口,提供公平锁与非公平锁,默认非公平。公平锁通过hasQueuedPredecessors排队,非公平直接CAS抢占。内部类FairSync和NonfairSync继承Sync,Sync继承AQS,支持可重入,状态值累加。

本文目录

    全路径名:ja va.util.concurrent.locks.ReentrantLock,类定义如下:

    Ja va并发锁ReentrantLock的实现

    /**
     * @since 1.5
     */
    public class ReentrantLock implements Lock, ja va.io.Serializable {
        ...
    }
    

    ReentrantLock 实现了 Lock 接口,从 JDK1.5 开始引入。这个类大家平时用得不少,但真正理解其内部机制的,恐怕不多。

    使用上,ReentrantLock 提供了两种锁机制:公平锁和非公平锁。默认的无参构造方法 ReentrantLock() 创建的是非公平锁;如果想用公平锁,可以通过有参构造 ReentrantLock(boolean fair) 来选择。具体实现靠的是两个内部类:FairSync 和 NonfairSync,它们都是抽象内部类 Sync 的子类,而 Sync 又继承了 AbstractQueuedSynchronizer。源码如下:

    public class ReentrantLock implements Lock, ja va.io.Serializable {
        ...
        private final Sync sync;
        ...
        abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {...}
        static final class NonfairSync extends Sync {...}
        static final class FairSync extends Sync {...}
        public ReentrantLock() {
            sync = new NonfairSync();
        }
        public ReentrantLock(boolean fair) {
            sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        }
        public void lock() {
            sync.lock();
        }
        public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
            sync.acquireInterruptibly(1);
        }
        public boolean tryLock() {
            return sync.nonfairTryAcquire(1);
        }
        public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException {
            return sync.tryAcquireNanos(1, unit.toNanos(timeout));
        }
        public void unlock() {
            sync.release(1);
        }
        public Condition newCondition() {
            return sync.newCondition();
        }
        ...
    }

    Lock 接口定义了5个方法,源码如下:

    public interface Lock {
        void lock();
        void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
        boolean tryLock();
        boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
        void unlock();
        Condition newCondition();
    }
    

    接下来,我们通过 Lock 接口的 lock() 方法实现,来看看 ReentrantLock 是如何实现公平锁的。先讲思路再看代码,会容易得多。

    要公平,就得有先来后到。打个比方,就像超市购物结账:如果结账时恰好没人,那就直接结账——拿到锁;如果已经有人在排队,那就排到队伍后面,等轮到你的时候才能结账——拿到锁。很直观,对吧?

    ReentrantLock 的内部类 FairSync 负责实现公平锁机制。它继承了 Sync,而 Sync 又继承了 AbstractQueuedSynchronizer。下面是 lock() 相关源码:

    static final class FairSync extends Sync {
    
        final void lock() {
                acquire(1);
        }
    
        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;
        }
    }
    
    public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
        extends AbstractOwnableSynchronizer
        implements ja va.io.Serializable {
        ...
        public final void acquire(int arg) {
            if (!tryAcquire(arg) &&
                acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
                selfInterrupt();
        }
        ...
        private Node addWaiter(Node mode) {
            Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
            // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
            Node pred = tail;
            if (pred != null) {
                node.prev = pred;
                if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                    pred.next = node;
                    return node;
                }
            }
            enq(node);
            return node;
        }
        ...
        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);
            }
        }
    }
    

    FairSync 的 lock() 方法直接调用 AbstractQueuedSynchronizer 的 acquire() 去获取锁。在 acquire() 中,先通过 FairSync 的 tryAcquire() 处理“没人排队”的场景:

    • int c = getState():获取 AbstractQueuedSynchronizer 的状态值。c = 0 表示目前没有线程持有锁。
    • !hasQueuedPredecessors():判断是否有其他线程在排队,如果没有,才能直接尝试获取。
    • compareAndSetState(0, acquires):通过 CAS(Compare and Swap)这个 CPU 硬件原语来原子地获取锁。
    • setExclusiveOwnerThread(current):成功获取锁后,将当前线程绑定为独占所有者。
    • else if (current == getExclusiveOwnerThread()):如果锁已经被当前线程持有,那就把状态 c 加 1。这正是 ReentrantLock 可重入性的体现——同一个线程在未释放锁时可以重复加锁,每次状态加 1。

    如果没人排队但抢锁失败(比如 CAS 被其他线程抢先),那就进入排队场景。acquire() 方法的后续逻辑:

    • for (;;):无限循环,直到获取锁。
    • if (p == head && tryAcquire(arg)):只有排在队列首位的线程才有资格竞争锁。这里的 p 就是当前节点的前驱节点(理论上应该是 head)。
    • parkAndCheckInterrupt():如果没抢到,线程就会被阻塞,这里不做深入讨论。

    搞懂了公平锁,非公平锁就简单多了。非公平锁由 NonfairSync 实现:

    static final class NonfairSync extends Sync {
        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1))
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
                return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
    }
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        ...
        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;
        }
        ...
    }

    从源码可以清晰看到:上来就直接调用 compareAndSetState(0, 1) 抢锁,根本不管有没有人在排队。这就是非公平锁的核心——谁抢到算谁的,不讲先来后到。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirServer Windows版
    AirServer Windows版

    AirServer Windows版可把电脑变成AirPlay、Google Cast和Miracast无线投屏接收端,适合会议演示、课堂教学及家庭大屏分享。发送设备通常无需另装客户端,并可同时接收和智能排列多个镜像会话。