Lock 锁底层实现

★ 1、讲讲 Lock 锁

是一个接口,有三个实现类,分别是常用的 可重入锁,读锁、写锁。常用的是可重入锁

加锁使用lock() 方法,解锁使用 unlock() 方法。Lock的底层是 AQS+CAS机制 实现。

Lock 常用子类 可重入锁ReentrantLock 有两种模式, 公平锁模式、非公平锁模式

公平锁模式非公平锁模式 的应用

  • 默认一般创建的是非公平锁,就是允许线程插队,而不是按先来后到顺序

  • 并发量高的,非公平可能会导致线程饿死 === 做中间件,比如rocketmq 就需要关注锁公平和不公平

    • mq 消息队列的应用,比如网易云多个用户的评论->mq->如果是非公平锁,那么导致线程饥饿,导致等待时间过长-不稳定

    • 解决:mq源码的queue包下有:

      RoundQueue(线程不安全),ConcurrentTreeMap(线程安全-put 方法使用了lock 加锁,且 lock = new ReentrantLock(true);)

可重入锁的意思是 对于同一线程可以重复去获取锁。应用场景--递归,例如文件夹遍历目录下的所有文件名。

★ 2、和synchronized 的使用区别/ 说说lock 和 synchronized 锁的区别

  • synchronized 是一个 关键字,使用C++实现的,没办法控制锁的开始、锁结束,也没办法中断线程的执行

  • 而 lock 是 java层面的实现可以获取锁的状态,开启锁,释放锁,通过设置可以中断线程的执行,更加灵活

  • 是否自动是否锁:synchronized 会自动是否锁,而 lock 需要手动调用unlock 方法释放,否则会死循环

lock.lock();//其他没有拿到锁的线程?阻塞 卡着不动 boolean res = lock.tryLock(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);//一秒之后如果没有拿到锁,就返回false  lock.lockInterruptibly();//中断方法 

★ 3、讲讲 trylock、lock方法

lock 锁设计上的核心成员:锁状态、锁拥有者、等待队列

源码方面:在 ReentrantLock 中 使用了关键成员是同步器AQS(源码中的Sync)

Lock 锁底层实现

trylock方法:获取锁/是否锁成功

  • 锁的状态,0 代表未占用锁,大于0 则代表占用锁的次数。

  • 首先当前线程以CAS的方式,尝试将锁的状态从0修改成1,就是尝试获取锁。

  • 获取到了就把当前线程设置给AQS的属性exclusiveOwnerThread,也就是指明当前锁的拥有者是当前线程

        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()) {//如果占用锁的是当前线程,则代表重入次数                 int nextc = c + acquires;                 if (nextc < 0) // overflow                     throw new Error("Maximum lock count exceeded");                 setState(nextc);                 return true;             }             return false;         } 

lock方法:加锁

  • 非公平锁模式,首先当前线程以CAS的方式,尝试将锁的状态从0修改成1,就是尝试获取锁。

  • 获取到了就把当前线程设置给AQS的属性exclusiveOwnerThread,也就是指明当前锁的拥有者是当前线程

  • 当前锁已经被占用,线程会进入等待队列,不断地抢锁,抢到锁直接从等待队列弹出,否则判断线程的状态是否需要挂起(阻塞),这里循环抢锁,不断调用了尝试获取锁的方法,也利用了CAS思想。

// 非公平锁模式 lock = new ReentrantLock(); final void lock() {     // 首先以 CAS 的方式,尝试将state 从0修改成1     if (compareAndSetState(0, 1))          setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());    else          acquire(1); }  // compareAndSetState(0, 1)--> CAS 机制 protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {  // See below for intrinsics setup to support this   return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }   // acquire(1);--> CAS 机制     public final void acquire(int arg) {         if (!tryAcquire(arg) &&             acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))//进入等待队列,继续不断尝试获取锁,直到抢到锁则弹出队列,否则判断线程的状态是否需要挂起             selfInterrupt();     }  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())//判断线程的状态是否需要挂起                     interrupted = true;             }         } finally {             if (failed)                 cancelAcquire(node);         }     } 

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