揭秘ReentrantLock内部原理：巧妙利用AQS机制，征服多线程同步

2023-12-03 21:18:56

ReentrantLock：多线程编程中的独占锁利器

在多线程编程的纷繁世界里，ReentrantLock无疑是一柄锋利的宝剑，以其独占锁的霸主地位，征服了无数程序员的心。它巧妙地运用AQS（AbstractQueuedSynchronizer）这一同步器秘密武器，为我们提供了强大且灵活的同步机制，掌控多线程的缰绳，挥洒自如。

AQS：同步器的核心奥义

AQS是Java并发编程库中一颗璀璨的明星，它为构建阻塞式同步器和相关工具提供了坚实的基石。其核心思想在于使用一个称为“state”的属性来表示资源的状态，不同子类可根据具体需求定义state的含义。ReentrantLock正是继承了AQS的这一精妙设计，通过state来刻画锁的状态，是独占还是共享。

ReentrantLock：独占锁的霸主

ReentrantLock顾名思义，是一种可重入的独占锁，这意味着同一个线程可以多次获取同一把锁，而不会造成死锁。独占锁的特性使其在保护共享资源时尤为有效，确保只有一个线程在同一时间访问临界区，避免数据竞争的风险，维护程序的稳定性。

ReentrantLock的实现：掌控同步的艺术

ReentrantLock的实现离不开AQS提供的强大功能，它通过state属性来表示锁的状态，并使用condition队列来管理等待获取锁的线程。当一个线程想要获取锁时，它需要通过acquire方法来尝试获取锁，如果锁已经被其他线程持有，那么该线程就会被阻塞在condition队列中，直到锁被释放。

代码示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                lock.lock();
                counter++;
                lock.unlock();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                lock.lock();
                counter++;
                lock.unlock();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Counter: " + counter); // 输出为 20000，表明多线程操作下计数器没有数据竞争问题
    }
}

ReentrantLock的使用：驾驭多线程的缰绳

使用ReentrantLock非常简单，只需遵循以下步骤：

创建一个ReentrantLock对象。
使用lock()方法获取锁。
在临界区内执行需要保护的代码。
使用unlock()方法释放锁。

ReentrantLock还提供了许多其他方法，比如tryLock()和lockInterruptibly()，可以满足不同的同步需求。

ReentrantLock的优势：同步利器的锋芒

ReentrantLock之所以受到程序员的青睐，主要得益于以下几个优点：

可重入性： 同一个线程可以多次获取同一把锁，避免死锁的发生。
公平性： ReentrantLock提供了公平锁和非公平锁两种实现，公平锁保证了线程获取锁的顺序与请求锁的顺序一致。
高性能： ReentrantLock的实现非常高效，在高并发场景下也能保持良好的性能。

结语：ReentrantLock，多线程同步的利器

ReentrantLock是Java并发编程库中不可或缺的利器，它凭借着独占锁的特性和高效的实现，成为众多程序员在多线程编程中不可或缺的帮手。理解ReentrantLock的原理和实现，能够帮助我们更深入地掌握多线程同步的精髓，在并行编程的征途上披荆斩棘，乘风破浪。

常见问题解答：

ReentrantLock和synchronized有什么区别？

ReentrantLock和synchronized都是Java中用于同步的机制，但它们有以下区别：ReentrantLock是显式的，而synchronized是隐式的；ReentrantLock提供可重入性，而synchronized没有；ReentrantLock提供了公平锁和非公平锁两种实现，而synchronized只提供了非公平锁。