可重入锁-synchronized是可重入锁吗？Reentr

前言

面试题：synchronized是可重入锁吗？


答案：synchronized是可重入锁。ReentrantLock也是的。

1、什么是可重入锁呢？

关于什么是可重入锁，我们先来看一段维基百科的定义。

若一个程序或子程序可以“在任意时刻被中断然后操作系统调度执行另外一段代码，这段代码又调用了该子程序不会出错”，则称其为可重入（reentrant或re-entrant）的。即当该子程序正在运行时，执行线程可以再次进入并执行它，仍然获得符合设计时预期的结果。与多线程并发执行的线程安全不同，可重入强调对单个线程执行时重新进入同一个子程序仍然是安全的。

通俗来说：当线程请求一个由其它线程持有的对象锁时，该线程会阻塞，而当线程请求由自己持有的对象锁时，如果该锁是重入锁，请求就会成功，否则阻塞。


再换句话说：可重入就是说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁。

2、自己写代码验证下可重入和不可重入

我们启动一个线程t1，调用addOne()方法来执行加1操作。在addOne方法里面t1会获得rtl锁，然后调用get()方法，在get()方法里再次请求获取trl锁。


因为最终能打印value=1，说明t1在第二次获取锁的时候并没有阻塞。说明ReentrantLock是可重入锁。

java复制代码import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantTest {
    private final Lock rtl = new ReentrantLock();
    int value = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ReentrantTest test = new ReentrantTest();
        // 新建一个线程 进行加1操作
        Thread t1 = new Thread(() -> test.addOne());
        t1.start();
	// main线程等待t1线程执行完
        t1.join();
        System.out.println(test.value);
    }


    public int get() {
        // 获取锁
        rtl.lock();
        try {
            return value;
        } finally {
            // 保证锁能释放
            rtl.unlock();
        }
    }

    public void addOne() {
        // 获取锁
        rtl.lock();
        try {
            value = 1 + get();
        } finally {
            // 保证锁能释放
            rtl.unlock();
        }
    }
}

换成synchronized的加锁方式，同样能打印value的值。证明synchronized也是可重入锁。

csharp复制代码public class ReentrantTest {
    private final Object object = new Object();
    int value = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ReentrantTest test = new ReentrantTest();
        // 新建一个线程 进行加1操作
        Thread t1 = new Thread(() -> test.addOne());
        t1.start();

        t1.join();
        System.out.println(test.value);
    }


    public int get() {
        // 再此获取锁
        synchronized (object) {
            return value;
        }
    }

    public void addOne() {
        // 获取锁
        synchronized (object) {
            value = 1 + get();
        }
    }
}

3、自己如何实现一个可重入和不可重入锁呢

不可重入：

java复制代码public class Lock{
    private boolean isLocked = false;
    public synchronized void lock()
            throws InterruptedException{
        while(isLocked){
            wait();
        }
        isLocked = true;
    }

    public synchronized void unlock(){
        isLocked = false;
        notify();
    }
}

可重入：

ini复制代码public class Lock{
    boolean isLocked = false;
    Thread  lockedBy = null;
    int lockedCount = 0;
    public synchronized void lock() throws InterruptedException{
        Thread callingThread = Thread.currentThread();
        while(isLocked && lockedBy != callingThread){
            wait();
        }
        isLocked = true;
        lockedCount++;
        lockedBy = callingThread;
    }
    public synchronized void unlock(){
        if(Thread.curentThread() == this.lockedBy){
            lockedCount--;
            if(lockedCount == 0){
                isLocked = false;
                notify();
            }
        }
    }
}

从代码实现来看，可重入锁增加了两个状态，锁的计数器和被锁的线程，实现基本上和不可重入的实现一样，如果不同的线程进来，这个锁是没有问题的，但是如果进行递归计算的时候，如果加锁，不可重入锁就会出现死锁的问题。

4、ReentrantLock如何实现可重入的

使用ReentrantLock你要知道：
ReentrantLock支持公平和非公平2种创建方式，默认创建的是非公平模式的锁。

看下它的构造方法：

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

看下非公平锁，它是继承抽象类Sync的:

scala复制代码static final class NonfairSync extends Sync {
    private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

    /**
     * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
     * acquire on failure.
     */
    final void lock() {
        if (compareAndSetState(0, 1))
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        else
            acquire(1);
    }

    protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        return nonfairTryAcquire(acquires);
    }
}

看下公平锁，它也是继承抽象类Sync的:

java复制代码static final class FairSync extends Sync {
    private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

    final void lock() {
        acquire(1);
    }

    /**
     * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
     * recursive call or no waiters or is first.
     */
    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;
    }
}

NonfairSync、FairSync 和抽象类Sync 都是ReentrantLock的内部类。


Sync的定义，它是继承AbstractQueuedSynchronizer的，AbstractQueuedSynchronizer既是我们常说的**AQS**（后面我也会整理一篇）

1 2	scala复制代码abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { }

好了，继承关系清楚了 ，现在我们看下ReentrantLock是如何实现可重入的


我们在addOne()和get()两个方法加锁的地方都打上断点。然后开始调式:

addOne方法获取锁的时候走到NonfairSync的“compareAndSetState(0, 1)”，通过CAS设置state的值为1，调用成功，并设置当前锁被持有的线程为当前线程t1;
继续调试，get方法获取锁的时候走到NonfairSync的“compareAndSetState(0, 1)”，通过CAS设置state的值为1，调用失败（因为已经被当前线程t1锁占有），走到else里面，继续往里看;
走到NonfairSync的tryAcquire方法，再往里走;
会调用Sync抽象类里面的nonfairTryAcquire方法。源码解释我都写在下面了。

java复制代码final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
	// 当前线程
    final Thread current = Thread.currentThread();
// state变量的值
    int c = getState();
// 因为c当前值为1，所以走else里面
    if (c == 0) {
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
// 判断当前线程 是不是 当前锁被持有的线程 ，判断为 true
    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// c + acquires = 1 + 1 = 2
        int nextc = c + acquires;
        if (nextc < 0) // overflow
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        setState(nextc);// 将state的值赋值为2
        return true;
    }
    return false;
}

到此，可重入锁加锁的过程分析完毕。解锁的过程一样，希望你能自己debug下【调用的是Sync抽象类里面的tryRelease方法】


我这里总结一下：

当线程尝试获取锁时，可重入锁先尝试获取并更新state值
如果state == 0表示没有其他线程在执行同步代码，则通过CAS把state置为1 会成功，当前线程继续执行。
如果status != 0，通过CAS把state置为1 会失败，然后判断当前线程是否是获取到这个锁的线程，如果是的话执行state+1，且当前线程可以再次获取锁。
释放锁时，可重入锁同样先获取当前state的值，在当前线程是持有锁的线程的前提下。
如果status-1 == 0，则表示当前线程所有重复获取锁的操作都已经执行完毕，然后该线程才会真正释放锁。

你需要注意的是state变量的定义，其实AQS的实现类都是通过控制state的值来控制锁的状态的。它被**volatile所修饰，能保证可见性**。

1	arduino复制代码private volatile int state;

扩展：如果要通过AQS的state来实现非可重入锁怎么实现呢？明确这两点就可以了：

获取锁时：去获取并尝试更新当前status的值，如果status != 0的话会导致其获取锁失败，当前线程阻塞。
释放锁时：在确定当前线程是持有锁的线程之后，直接将status置为0，将锁释放。

5、可重入锁的特点

可重入锁的一个优点是可**一定程度避免死锁**。
可重入锁能避免一定线程的等待，可想而知**可重入锁性能会高于非可重入锁**。你可以写程序测试一下哦！！！

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本文转载自: 掘金

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