腾讯面试题你了解ReentrantLock吗？

亦凉 2023-07-22 09:06 119阅读 0赞

## 腾讯面试题 你了解ReentrantLock吗？ ##

#### ReetrantLock是一个可重入的独占锁，主要有两个特性，一个是支持公平锁和非公平锁，一个是可重入。 ####

ReetrantLock实现依赖于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)(不懂得话可以看我上篇博客)。

ReetrantLock主要依靠AQS维护一个阻塞队列，多个线程对加锁时，失败则会进入阻塞队列。等待唤醒，重新尝试加锁。下图是其类图

![Center][]

#### 支持公平锁和非公平锁 ####

*  公平锁：多个线程申请获取同一资源时，必须按照申请顺序，依次获取资源。
 *  非公平锁：资源释放时，任何线程都有机会获得资源，而不管其申请顺序。
    
    具体原理分析
    
    在new `ReetrantLock`对象的时候，可以指定其支持公平锁还是非公平锁
    
        public ReentrantLock() { 
        	sync = new NonfairSync();
        }
        
        
        public ReentrantLock(boolean fair) { 
        	sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        }
 *  #### 公平锁原理 ####
    
    `FairSync`继承Sync，而Sync继承`AbstractQueuedSynchronizer`。ReentrantLock调用`lock`方法，最终会调用sync的`tryAcquire`函数，获取资源。FairSync的`tryAcquire`函数，\*\*当前线程只有在队列为空或者时队首节点的时候，才能获取资源，否则会被加入到阻塞队列中。\*\*下面的`hasQueuedPredecessors`函数用于判断队列是否为空，或者当前元素是否为队首元素。
    
        static final class FairSync extends Sync { 
            private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
        
            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;
            }
        }
    
    `hasQueuedPredecessors`函数，如果`h==t`(队列为空)，或者`h!=t && s.thread == Thread.currentThread()`(队首节点)，则返回false，否则返回true
    
        public final boolean hasQueuedPredecessors() { 
                Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
                Node h = head;
                Node s;
                return h != t &&
                    ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
        }
 *  #### 非公平锁原理 ####
    
    `NoFairSync`同样继承Sync，ReentrantLock调用`lock`方法，最终会调用sync的`tryAcquire`函数，获取资源。而NoFairSync的`tryAcquire`函数，会调用父类Sync的方法`nofairTryAcquire`函数。通过对比可以发现，如果资源释放时，新的线程会尝试CAS操作获取资源，而不管阻塞队列中时候有先于其申请的线程。
    
        static final class NonfairSync extends Sync { 
            private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
            final void lock() { 
                if (compareAndSetState(0, 1))
                    setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
                else
                    acquire(1);
            }
        
            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) { 
                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;
        }

#### 可重入性 ####

可重入性：获取独占资源的线程，可以重复得获取该独占资源，不需要重复请求。

*  #### 请求独占资源时，可重入性的体现 ####
    
    ReentrantLock在申请资源的时候，都会判断当前持有独占资源的线程是不是当前线程，如果是的话，只是简单得将state值加1.记录当前线程的重入次数。
    
        else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { 
             int nextc = c + acquires;
             if (nextc < 0)
             	throw new Error("Maximum lock count exceeded");
             setState(nextc);
             return true;
         }
 *  #### 释放资源时，可重入性的体现 ####
    
    ReentrantLock在释放资源的时候，都会调用`tryRelease`,只有state值为0的时候，才会释放资源。换句话说就是，**重入多少次，就必须释放多少次**
    
        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;
        }

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