[Java并发]AQS的可重入性

在Java中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器）通过设计一个独占和共享的同步机制，提供了可重入锁的实现。AQS 的可重入性主要依赖于它对线程状态的跟踪。具体来说，可重入性是指同一个线程在获得锁之后可以多次进入（加锁多次），而不引发死锁。这是通过一个“重入计数器”来实现的。

下面是AQS实现可重入性的核心机制：

1. 线程持有状态（state）#

AQS 使用一个 state 变量来表示锁的持有状态。在独占锁（如 ReentrantLock）的情况下，state 变量记录锁被持有的次数。AQS 的设计允许同一个线程多次获取锁，每次获取锁时，state 变量会递增，而每次释放锁时，state 变量会递减，直到 state 变为 0 时，锁才会真正释放。

2. 当前持有锁的线程#

AQS 通过内部的一个线程引用 exclusiveOwnerThread 来跟踪当前持有锁的线程。当一个线程尝试获取锁时，AQS 会检查当前线程是否已经持有锁（即 exclusiveOwnerThread == currentThread）。如果是同一个线程，则允许该线程再次获取锁，表示“可重入”。

3. 可重入的判断过程#

• 当一个线程第一次获取锁时，AQS 会将 exclusiveOwnerThread 设置为该线程，并将 state 从 0 设置为 1。
• 如果同一线程再次尝试获取锁，AQS 看到 exclusiveOwnerThread 已经是当前线程，于是允许锁的重入，并将 state 递增。
• 当线程释放锁时，AQS 会减少 state 的值。只有当 state 减为 0 时，AQS 才会将 exclusiveOwnerThread 置为 null，表示锁已完全释放。

4. 代码示例#

以 ReentrantLock 为例，ReentrantLock 是基于 AQS 实现的可重入锁：

class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void performTask() {
        lock.lock(); // 第一次加锁
        try {
            // 执行任务
            anotherMethod(); // 同一线程可以再次加锁
        } finally {
            lock.unlock(); // 第一次解锁
        }
    }

    public void anotherMethod() {
        lock.lock(); // 第二次加锁
        try {
            // 执行其他任务
        } finally {
            lock.unlock(); // 第二次解锁
        }
    }
}

在这个例子中，performTask 和 anotherMethod 都会加锁，而由于是同一线程，所以 lock 会被允许多次加锁。

5. 锁的释放#

当线程多次加锁时，每次加锁都对应一次释放。只有当释放次数与加锁次数相等时，锁才会真正释放，允许其他线程获取。

总结#

AQS 的可重入性主要是通过 state 变量和 exclusiveOwnerThread 来实现的。它通过跟踪线程加锁的次数以及锁的当前拥有者，确保同一个线程可以多次进入锁区域，而不会导致死锁。这是 Java 中许多同步类（如 ReentrantLock）的基础。