ReentrantLockの実装原理の紹介（コード例）
- 不言転載
- 2019-01-31 11:14:033005ブラウズ
この記事では、ReentrantLock の実装原理 (コード例) を紹介します。必要な方は参考にしてください。
並行プログラミングでは、synchronized キーワードに加えて、Java 並行性パッケージの java.util.concurrent.locks の ReentrantLock および ReentrantReadWriteLock も一般的に使用されるロック実装です。この記事では、リエントラント ロックの原理をソース コードから分析します。
まず、再入可能ロックについて説明します。スレッドはロックを取得した後、自身をブロックせずに複数回ロックを取得できます。
ReentrantLock は、抽象クラス AbstractQueuedSynchronizer (以下、AQS) に基づいて実装されます。
ソース コードを見てください:
まず、コンストラクターから、ReentrantLock には公平なロックと不公平なロックという 2 つのメカニズムがあることがわかります。
//默认非公平锁
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
まず、公平なロックと不公平なロックの違いを簡単に説明し、次に 2 つの異なる実装方法を分析します。
公平なロック: 複数のスレッドは先着順です。キューイングと同様に、後から来るスレッドはキューの最後に配置されます。
不公平なロック: ロックを奪い合います。掴まれていれば実行され、掴まれていなければブロックされます。ロックを取得したスレッドが解放されるまで待ってから、競争に参加してください。
したがって、通常は不公平なロックが使用されます。フェアロックよりも効率が高いです。
Get lock
Fair lock
final void lock() {
acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
最初のステップは tryAcquire(arg) try ですFairSync によって実装された Lock を追加するための具体的なコードは次のとおりです:
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;
}
- ##現在のスレッドを取得 # AQS で状態を取得します。 state が 0 の場合は、現時点でロックを取得しているスレッドがないことを意味します。
- if 判定では、まず AQS ノードのキューが空かどうかを判定します。空いていない場合は並ぶ必要があります。現時点ではロックは取得されていません。
- CAS アルゴリズムを使用して状態を 1 に更新してみます。更新が成功し、ロックが取得され、このときのスレッドが排他スレッド exclusiveOwnerThread に設定されます。 trueを返します。
- state が 0 でない場合は、スレッドがすでにロックを取得していることを意味します。したがって、ロックを取得したスレッド（排他スレッド）がカレントスレッドであるかどうかを判断する必要があります。
- 「はい」の場合、それは再入可能であることを意味します。状態を 1 増やします。 trueを返します。
- 最後のステップでは、ロックは取得されません。 false を返す;
- ロックの取得に失敗した場合は、まず addWaiter(Node.EXCLUSIVE) を実行し、現在のスレッドをキューに書き込みます。
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);
return node;
}
新しいノードノードをカプセル化します
リンクされたリストの末尾が空かどうかを判断します。空でない場合は、新しいノード node' を最後まで書き込みます
'リンクされたリストの最後が空の場合は、enq(node) を使用して最後まで書き込みます。
キューに書き込んだ後、acquireQueued() メソッドは現在のスレッドを一時停止します。
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;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
ループ内で、前のノードがヘッド ノードの場合は、再度ロックの取得を試みます。成功した場合、ループは終了し、 false が返されます。
は、前のノードの waitStatus に基づいて、現在のスレッドを実行する必要があるかどうかを判断します。一時停止中。 waitStatus は、ノードのキャンセル、ノードの待機などのノードのステータスを記録するために使用されます。
一時停止する必要があると判断した場合は、parkAndCheckInterrupt() メソッドを使用してスレッドを一時停止します。具体的には、LockSupport.park(this) を使用してスレッドを一時停止します。
最初のステップでロックの取得が成功した場合は、このノードのロック取得操作をキャンセルできます。
#不公平なロック
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
不正なロックは、まず CAS アルゴリズムを直接使用して状態を更新し、ロックを取得しようとします - 更新に失敗した後、ロックを取得しようとしたとき
- ##
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; }#公平なロックと比較すると、不公平なロックが発生します。 lock はロックの取得を試みます。キュー内に他のスレッドがあるかどうかを判断する必要はありません。
ロックを解放します
ロックを解放する手順は、公平なロックと不公平なロックの両方で同じですpublic void unlock() {
sync.release(1);
}
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
//更新state
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;
}
これは再入可能なロックであるため、ロックが完全に解放されたとみなされる前に、tryRelease() メソッドで状態を 0 に更新する必要があることに注意してください。解放後、中断されたスレッドを起動します。 以上がReentrantLockの実装原理の紹介（コード例）の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。