AQS之可重入锁ReentrantLock原理

一、经典故事

村子里面，有一口井水。水质很好，村民们都想打井里的水。

村长这时就制定了规则：

井边安排一个看井人，维护打水的秩序。

打水时，以家庭为单位，哪个家庭任何人先到井边，就可以先打水，而且如果一个家庭占到了打水权，其家人这时候过来打水不用排队。

而那些没有抢占到打水权的人，一个一个挨着在井边排成一队，先到的排在前面。

二、图析ReentrantLock

/**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
     * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
     */
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

由构造函数中可知，ReentrantLock默认采用的是非公平锁模式，之所以默认才用这种模式，是因为：

非公平锁减少线程挂起的几率，后来的线程有一定的几率直接获取锁。

1. 非公平模式：

 

        final void lock() {
            if (compareAndSetState(0, 1)) // CAS尝试获取锁权
                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
            else
                acquire(1);
        }
        
        public final void acquire(int arg) {
        　　if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
        }

        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            return nonfairTryAcquire(acquires);
        }
        
        final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                // 这里区别公平锁，直接CAS再次尝试获取锁权
                if (compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                // 可重入
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0) // overflow
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

 

 2. 公平锁模式：

　　　　 final void lock() {
            // 按部就班，看排队情况
            acquire(1);
        }
        public final void acquire(int arg) {
            if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
        }
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            final Thread current = Thread.currentThread();
            int c = getState();
            if (c == 0) {
                // 前面没人排队才CAS尝试获取锁
                if (!hasQueuedPredecessors() &&
                    compareAndSetState(0, acquires)) {
                    setExclusiveOwnerThread(current);
                    return true;
                }
            }
            else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
                // 自家人，可重入
                int nextc = c + acquires;
                if (nextc < 0)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                setState(nextc);
                return true;
            }
            return false;
        }

 至于：

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

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)：入队

selfInterrupt（）：阻塞

三、比对打水的故事

问看井人：空闲情况下，所有家庭问的结果，只能有一个成功。（CAS）

可重入锁：家庭为单位（每一个人同属一个线程），家庭获取到了打水权，家庭里所有人都获取到了打水权。

非公平模式：新到的家庭代表，直接去问看井人井是否空闲了

                             1. 空闲了就获取打水权

                             2. 不空闲，再看一眼有没有人在打水？

                                     2.1 没人，再去问看井人

                                     2.2 有人，是不是自家人？是则去打水，否则去排队

公平锁模式：新到的人（比如叫张三），先肉眼看是否有人在打水？

                             1.   没人的话再看前面有没有人排队

                                          1.1 有人排队，乖乖的去排队

                                          1.2 没人排队，去问看井人决定是否成功获取打水权

                             2.   有人在打水，问问打水人跟张三是否一家的？

                                           2.1 是，可以来打水

                                           2.2 否，去排队

 参考资料：

https://www.jianshu.com/p/3204049fbf14

https://www.jianshu.com/p/f584799f1c77