Java 中 AQS 怎么实现可重入锁的计数管理与释放

星芳吖_2598

星芳吖_2598

2026-10-17

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aqs不直接实现可重入锁,而是通过state字段记录同一线程重入次数,并结合exclusiveownerthread标识持有线程;释放时state递减至0才真正释放并唤醒后继。

java 中 aqs 怎么实现可重入锁的计数管理与释放

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)本身不直接实现可重入锁,而是为可重入锁(如 ReentrantLock)提供底层同步框架。可重入性(即同一个线程可多次获取同一把锁)的计数管理与释放逻辑,由具体锁的同步器(继承 AQS 的内部类)在 tryAcquire 和 tryRelease 等模板方法中实现。

计数管理:靠 state 字段 + 当前线程标识

AQS 使用一个 volatile 的 int state 字段表示同步状态。对可重入锁而言,state 不再是简单的 0/1(是否被占用),而是记录当前锁被**同一线程重入的次数**:

  • 初始时 state == 0,表示锁空闲;
  • 首次获取成功时,将 state 设为 1,并记录持有线程(setExclusiveOwnerThread(current));
  • 同一线程再次调用 lock() 时,在 tryAcquire 中判断当前线程已是持有者,就直接递增 state(例如从 1→2、2→3…);
  • 这个“是否为当前线程”的判断,依赖 AQS 同步器中显式维护的 exclusiveOwnerThread 字段(由 AbstractOwnableSynchronizer 提供)。

释放逻辑:state 递减,零值才真正释放

每次调用 unlock(),最终会进入 tryRelease(int releases) 方法(通常参数固定为 1):

  • 先校验当前线程是否为锁持有者,不是则抛 IllegalMonitorStateException;
  • 将 state 减 1;
  • 若减完后 state == 0,说明重入次数归零,此时才真正释放锁:清空 exclusiveOwnerThread,并返回 true,触发 AQS 唤醒等待队列中的下一个线程;
  • 若 state > 0(比如从 2 减到 1),则仅更新计数,不唤醒,返回 false —— 锁仍由当前线程持有。

公平性与非公平性的差异点

可重入性逻辑在公平和非公平模式下一致,区别只在获取锁的时机判断:

  • 非公平锁:tryAcquire 先尝试 CAS 设置 state(可能插队),失败后再检查是否为重入;
  • 公平锁:tryAcquire 会先调用 hasQueuedPredecessors() 判断等待队列是否有前驱节点,只有队列为空或自己是首节点时,才继续走重入判断;
  • 两者对 state 的增减、线程归属校验完全相同。

关键代码片段示意(简化版 ReentrantLock.Sync)

// tryAcquire 实现节选(非公平)

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
    setState(nextc);
    return true;
  }
  return false;
}

// tryRelease 实现节选

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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