天天用lock，不好奇他到底怎么工作的吗 —ReentrantLock 大白话

从ReentrantLock到AQS

新手学习，若有不对，欢迎大佬调教🥰🥰🥰

ReentrantLock

我们经常用的 *ReentrantLock*是干什么的呢我认为这是一个前台/门面（类似设计模式中的门面模式）根据我们的入参创建一个FairSync OR NonfairSync 。sync 担任锁的lock()和release()。

java 复制代码

    private final Sync sync;
   
    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

那有人可能就问了啥是公平锁(FairSync)? 啥是非公平锁(NonfairSync)?

就拿商场试吃举例子，前者就是大家都好好排队，后者是新来的看试吃小样还有，直接拿走不参与排队 ，那显然后面的人就会饥饿啊。那非公平锁有什么意义呢。想象一下，当商场人满为患了，你去排到试吃的后面都要挤过来，挤过去。显然你在全局上影响了商场的客流动，如果你直接去 偷袭！(马保国音) 显然在商场全局上来说是最优的。

加锁

AQS入队

因为FairSync 和NonfairSync 差的不是很大，我们就着重讲NonfairSync

那你说那我缺的这块FairSync谁给我补啊，想要就自己来拿( 指自己看源码) 维吉尔音

java 复制代码

    
//java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
    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);
        }

可见如果CAS成功线程就直接获得锁了，不成功就走了 acquire() 因为Sync extends AbstractQueuedSynchronizer让我们来看看acquire()

java 复制代码

// java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer
     public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
            acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }

tryAcquire() 获取锁失败进入AQS等待队列

AQS终于是露出鸡脚了acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）抽象队列同步器，名字是不是很高大上，我们别管

就是商场老大爷、老大妈排队购物（先进先出的双向链表）。

让我们看看node具有的属性

java 复制代码

    static final class Node {
        // 共有锁？
        static final Node SHARED = new Node();
        // 独占锁？
        static final Node EXCLUSIVE = null;

        // 线程被取消
        static final int CANCELLED =  1;
        // 线程处于激活态
        static final int SIGNAL    = -1;
        // 线程在等待中
        static final int CONDITION = -2;
        /**
         * waitStatus value to indicate the next acquireShared should
         * unconditionally propagate
         */
        static final int PROPAGATE = -3;

让我们再看看addWaiter()

java 复制代码

    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);   //  对AQS进行初始化再加入
        return node;
    }

enq() 对队列进行初始化，添加一个虚拟节点（避免空指针）

java 复制代码

    private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
            Node t = tail;
            if (t == null) { // Must initialize
                if (compareAndSetHead(new Node()))
                    tail = head;
            } else {
                node.prev = t;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;
                }
            }
        }
    }

AQS出队

让我们回到 acquire()

java 复制代码

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

买菜大妈也挺急的，要排队就会催前面快点，于是拍拍前面的人，说往前催一下。（少数情况）前面的人也很急，看着时间来不及烧菜了，就自暴自弃，直接离开了，空出了位置。

java 复制代码

    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;
            }
            
        // 外部中断，或线程取消等待
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

后面的人看到前面有空位，就往前走再催前面的人。看到前面的人已经在催前面的人，他就不催了，催玩之后自己就能待机了（干着急也没用）。

为什么会 看到前面的人已经在催前面的人 可能有两个节点被同时加入

java 复制代码

    private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        if (ws == Node.SIGNAL)// 前面的人已经在问了
            return true;
        if (ws > 0) {        // 取消节点，空出位置，往前挪
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

解锁

我们来看看锁的释放队列队列为空则调用unparkSuccessor(h) ，为什么 waitState以等于0做标记，且看下文

java 复制代码

    public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0) // 检查AQS是否初始化，或队列是否为空
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }

waitState等于0可简单看做，已经完成了他作为解锁信号的职责，同时这和 -1是不一样的，

-1 是未知的往前催（不知道前面好没好），0是肯定的说前面有一个空位，并且是head指针自发的，不会传递。

java 复制代码

private void unparkSuccessor(Node node) {
    int ws = node.waitStatus;
    if (ws < 0)
        compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0); // 重置 waitStatus为 0
    Node s = node.next;
    if (s == null || s.waitStatus > 0) {
        s = null;
        for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev) // 如果你观察到了这段的奇怪之处，我也没办法解释，看了文章也看到不是很明白，就不误导人了。相关内容在 java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer#cancelAcquire 
            if (t.waitStatus <= 0)
                s = t;
    }
    if (s != null)
        LockSupport.unpark(s.thread); // 唤醒下一个线程
}

队列被 unpark() 唤醒，队伍可以向前移动了

如果觉得有帮到你

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参考文章：

不可不说的Java"锁"事
 从ReentrantLock的实现看AQS的原理及应用