JUC.Lock(锁机制)学习笔记[附详细源码解析]

锁机制学习笔记

目录：

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

JUC的并发包功能强大，但也不容易理解，美国空间，大神果然是用来膜拜的。经过一段时间的研究和理解，我把自己所了解的关于JUC中锁的相关知识整理下来，服务器空间，一方面给自己做个备忘，另一方面也给各位朋友做个参考。

文中源码的关键部分都做了注释，希望对大家有所帮助。另外这只是学习笔记，建议大家先去了解一些基础知识再来看其中的源码，大家有疑问的可以再参考其他文章，谢谢！

CAS的意义

CAS只是尝试性操作，可能一个线程在对比的时候，另一个线程已更改了状态，所以CAS操作可能失败。

for (;;){

do other business

}

}

CAS(obj,expect,update) 必有一个期望对象expect，一个更新对象update，expect在多线程情况下同一时间只会有一个线程能匹配，且整个CAS方法中，other business都不是共享变量，因为他们对并发无影响。

CAS经常放在循环中，在多线程情况下，就是哪个线程先匹配到expect就执行，其他线程可在下次循环中再匹配到。

锁的一些基本原理

锁其实是个独占资源，其中的state代表的就是独占资源，获取锁就是线程对state数值的增加，释放锁就是state减少的过程

1.加锁的意义在于多线程获取同一个锁，这样每个线程就会按照获取锁的顺序执行。

2.在线程内创建的对象，是每个线程独立的，因为对它的操作无需加锁，而对共享变量的操作，就必须加锁或者CAS，如果CAS失败，则代表此次操作尝试失败，需考虑后续操作

3.尽量在线程外的其他类对共享变量进行锁定（即尽量实现线程安全的类），而不要把锁带到线程内去操作锁定，因为这样会增加代码复杂性

ReentrantLock的相关代码结构

两个重要的状态I.AQS的state（int类型，32位）

用来描述有多少线程获持有锁。

在独占锁的时代这个值通常是0或者1

对于可重入锁，一个线程可多次进入，每次进入state+1

在共享锁的时代就是持有锁的数量。

tryAcquire()和tryRelease()其实就是尝试获取状态位state的修改权限并设置独占Thread

II.Node的waitStatus

对队列中节点的操作(锁定线程或释放线程)则是基于节点的waitStatus的CANCELLED = 1： 节点操作因为超时或者对应的线程被interrupt。节点不应该不留在此状态，一旦达到此状态将从CHL队列中踢出。 SIGNAL = -1：节点的继任节点是（或者将要成为）BLOCKED状态（例如通过LockSupport.park()操作），因此一个节点一旦被释放（解锁）或者取消就需要唤醒（LockSupport.unpack()）它的继任节点。 CONDITION = -2：表明节点对应的线程因为不满足一个条件（Condition）而被阻塞。 正常状态 = 0：新生的非CONDITION节点都是此状态。

对于处在阻塞队列中的节点，当前节点之前的节点：waitStatus > 0的是取消的节点，在处理中应该剔除waitStatus = 0的，则需要将其改成-1

因此整个阻塞节点链的waitStatus应该为：-1,-1,-1,0

获取锁(AQS)的流程

锁的获取和释放都是基于上述2个状态来的，首先能不能获取锁是由AQS.state来控制，因此tryAcquire()和tryRelease()都是对state的控制，如果不能获取锁则需要加入到等待队列，此时线程的等待与释放则是由Node的waitStatus控制的。

下图演示了一个线程获取独占锁的过程：

I.获取锁总操作

Java Code

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arg){if(!tryAcquire(arg)&&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE),arg))selfInterrupt();}

整个过程可分为以下四个步骤(只有tryAcquire是在Sync，其他3个都是在AQS中)：

1. tryAcquire(arg)：

如果tryAcquire(arg)成功，那就没有问题，已经拿到锁，整个lock()过程就结束了。如果失败进行操作2。2. addWaiter(Node.EXCLUSIVE)：

创建一个独占节点（Node）并且此节点加入CHL队列末尾。进行操作3。3. acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)：

自旋尝试获取锁，失败根据前一个节点来决定是否挂起（park()），直到成功获取到锁。进行操作4。4. selfInterrupt()：

如果当前线程已经中断过，那么就中断当前线程（清除中断位）。

II.tryAcquire(尝试获取锁)

JavaCode

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非公平锁与公平锁在tryAcquire()方法上唯一区别就是比公平锁少了 isFirst(current)，它的作用就是判断AQS是否为空或者当前线程是否在队列头

III.添加到等待队列

AQS的节点结构：

上图的head，tail，prev，next这几个属性构造了一条节点链

JavaCode将节点加入到队列中

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放下一种执着，收获一种自在。放下既是一种理性抉择，也是一种豁达美。