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Java 中 ReentrantLock 内部的 state 如何实现多线程竞争

云枫大大_3345

云枫大大_3345

发布时间:2026-07-04 08:47:15

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来源于php中文网

原创

ReentrantLock 的 state 是 volatile 修饰的整型字段,依赖 CAS 原子操作实现无锁并发控制,同时表征锁空闲/持有状态与重入计数,并与 exclusiveOwnerThread 和 AQS 队列协同完成线程竞争管理。

java 中 reentrantlock 内部的 state 如何实现多线程竞争

ReentrantLock 内部的 state 是一个用 volatile 修饰的整型字段,它不靠 synchronized 或 monitor 锁保护,而是完全依赖 CAS(Compare-And-Swap)原子操作 实现多线程竞争下的安全更新。

state 的核心作用

它同时承载两个关键语义:

  • 锁持有状态:state == 0 表示锁空闲;state > 0 表示已被某线程持有;
  • 重入计数:每次同一线程成功 lock(),state +1;每次 unlock(),state -1;只有当 state 减至 0,锁才真正释放,其他线程才可能获取。

CAS 是竞争控制的核心

当线程调用 lock() 时,底层会尝试用 CAS 将 state 从 0 改为 1:

  • 如果成功 → 当前线程获得锁,设置 owner thread,并返回;
  • 如果失败(state 已非 0)→ 说明锁被占用,线程进入 AQS 队列排队等待;
  • 后续唤醒时,队首线程仍通过 CAS 尝试抢锁,而非直接分配 —— 这就是“非公平”的默认行为;若启用公平模式,则先检查队列是否为空、自己是否队首,再决定是否 CAS。

为什么不用 synchronized 保护 state?

因为 synchronized 本身就需要锁,而 ReentrantLock 正是要实现“锁的锁”。state 必须是无锁(lock-free)的共享变量,才能避免自循环依赖。CAS 提供了硬件级原子性,配合 volatile 保证可见性,构成整个锁机制的基石。

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state 和线程绑定靠 exclusiveOwnerThread

仅靠 state 无法区分是谁持有的锁。ReentrantLock 还维护一个 exclusiveOwnerThread 字段(继承自 AbstractOwnableSynchronizer):

  • 首次获取锁时,CAS 成功后立即将当前线程写入该字段;
  • 重入时,只增 state,不改 owner;
  • unlock 时,只减 state;仅当 state == 0 才清空 exclusiveOwnerThread;
  • 这样,isHeldByCurrentThread() 等方法才能准确判断归属。

本质上,state + exclusiveOwnerThread + AQS 队列三者协作,让多个线程在无内置锁的前提下,安全、高效、可定制地竞争同一把锁。

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