如何用Java模拟一把锁

我们常用到加锁方式有synchronized关键字，还有ReentrantLock，那如何利用Java模拟一把锁。

 

开始构思：

加锁就是为了让任何时刻，都只有一个线程访问共享资源，如果共享资源已经被线程占用，那其他线程来了只能选择等待，占用线程释放资源以后再唤醒其他等待线程。于是锁的基本样子就呼之欲出了，简单粗暴：

public class MyLockDemo {

public synchronized void lock() {
                try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

public synchronized void unlock() {
        notifyAll();
    }
}

创建一个包含上锁，解锁方法的Java类，上锁的时候思路就是等待，解锁的时候思路就是唤醒，大概的模样就有了。注意这里上锁、解锁方法都使用synchronized修饰，请读者思考下为什么？

 

逻辑推翻，代码优化

上面我们实现的锁无法使用，上锁方法一进来就等待，那所有线程都处于等待状态了，没有线程可以获取锁，显然是错误的。

 

推翻了自己，我们继续构思并优化上述代码。当有线程进入时，我们需要检查资源是否已上锁，如果是，线程等待，否则，线程占有资源并标记资源已上锁。于是，我们需要增加一个锁标记，用来标识资源是否已被占用：

private boolean locked = false;

public synchronized void lock() {
            try {
                    while(locked) {
            wait();
        }
        locked = true;
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    }

public synchronized void unlock() {
    locked = false;
    notifyAll();
    }

优化后代码貌似可以基本使用，我们增加了一个锁标记，当有线程上锁时，将锁标记置为true，其他线程等待，当线程释放锁时，将锁的状态置为false。注意释放锁的时候要先设置锁的状态，然后再唤醒等待线程。

 

逻辑优化，代码优化

我们的锁现在基本可以正常使用了，对于同一个对象实例，我们可以成功完成上锁与解锁，但是同一个线程继续获取锁时，还是会继续等待，换句话说，我们的锁不支持可重入。

 

我们继续构思，可重入是指当一个线程获取对象锁时，这个线程再次访问对象同步共享资源时，可以直接进入，不需要再次获取锁。于是我们需要记录一下当前占有锁的线程：

private boolean locked = false;

private Thread locker = null;

public synchronized void lock() {
        try {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
              while(locked && locker!=currentThread) {
            wait();
        }
        locked = true;
        locker = currentThread;
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
  }

public synchronized void unlock() {
    locked = false;
    notifyAll();
  }

当有线程占有资源时，我们修改锁的标记并且记录占有锁的线程，当线程再次请求锁时，如果请求线程和占有锁线程是同一个线程，则可以继续访问同步共享资源，无需再次获取锁，这样就实现了可重入锁的功能。

小记：

我们基本实现了一把可重入锁，但是可重入锁的获取次数我们没有记录，释放锁的时候，我们粗鲁的唤醒所有线程。so减少无用的唤醒操作次数，严谨的执行唤醒操作，我们可以加入一个锁count计数，当线程重入锁时，执行计数incr，锁释放时，执行计数decr，当执行释放计数为0时，执行唤醒操作。请读者自行思考下如何实现？

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