面试前必须要知道的【可重入锁 自旋锁】

在多线程编程中，锁是常用地控制并发的机制，对于临界区的资源，需要保证线程之间互斥地访问。

1. 可重入锁

可重入锁，也叫做递归锁，指的是多次对同一个锁进行加锁操作，都不会阻塞线程。实现思路：记录当前锁正在被哪个线程使用，采用计数来统计lock和unlock的调用次数。正常情况下，lock和unlock的调用次数应该相等，如果不相等就会死锁。

public class Test implements Runnable {
	ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); //定义一个可重入锁

	public void get() {
		lock.lock(); //第一次调用lock()
		System.out.println(Thread.currentThread().getId());
		set();
		lock.unlock();
	}

	public void set() {
		lock.lock(); //第二次调用lock()，而且会成功，说明lock是可重入锁
		System.out.println(Thread.currentThread().getId());
		lock.unlock();
	}

	@Override
	public void run() {
		get();
	}

	public static void main(String[] args) {
		Test ss = new Test();
		new Thread(ss).start();
		new Thread(ss).start();
		new Thread(ss).start();
	}
}

2. 自旋锁

首先，看看初级的自旋锁实现方式：

public class SpinLock {
	private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>();
	public void lock(){
		Thread current = Thread.currentThread();
		while(!owner.compareAndSet(null, current)){
		}
	}
	
	public void unlock (){
		Thread current = Thread.currentThread();
		owner.compareAndSet(current, null);
	}
}

实现思路：通过CAS(CompareAndSet)原子操作来更新变量。如果CAS返回true，表示获得了锁；否则，需要通过while循环检查，直到获得锁为止，这也是为什么叫做自旋锁的原因，需要不停的尝试获取锁。

2.1 初级版本的问题

1. 同一线程前后两次调用lock()，会导致第二次调用lock时进行自旋，产生了死锁（因为第一次调用lock()之后，还没有unlock），说明这个锁不是可重入的。
2. 如果问题一已经解决，当第一次调用unlock()时，就已经将锁释放了。实际上不应释放锁。

2.2 解决方案

1. 针对问题一：在lock函数内，应验证线程是否为已经获得锁的线程
2. 针对问题二：采用计数进行统计

public class SpinLock {
	private AtomicReference<Thread> owner =new AtomicReference<>();
	private int count =0;
	public void lock(){
		Thread current = Thread.currentThread();
		if(current==owner.get()) {
			count++;
			return ;
		}

		while(!owner.compareAndSet(null, current)){
		}
	}
	
	public void unlock (){
		Thread current = Thread.currentThread();
		if(current==owner.get()){
			if(count!=0){
				count--;
			}else{
				owner.compareAndSet(current, null);
			}
		}
	}
}

3. 参考资料

1. Java锁的种类以及辨析（四）：可重入锁
2. 面试必问的CAS，你懂了吗？