揭秘 Java 并发编程利器 ReentrantLock 与 AQS 内部机制
2023-12-01 09:10:30
掌握并发编程精髓：深入剖析 ReentrantLock 和 AQS
在 Java 的并发编程领域，ReentrantLock 和 AQS（AbstractQueuedSynchronizer） 堪称两大重量级选手。如果你想要深入掌握 Java 并发编程的精髓，深入理解这两者的原理和应用至关重要。让我们踏上一段探索之旅，一同揭开它们的神秘面纱！
深入剖析 ReentrantLock：掌控并发编程的关键
ReentrantLock 是 Java 并发编程中的核心锁组件，因其可重入性、公平性和高性能而备受推崇。它允许一个线程多次获取同一把锁，大大简化了并发编程中的锁操作。
ReentrantLock 的工作原理并不复杂，其内部维护着一个队列，用来存储等待获取锁的线程。当一个线程成功获取锁后，它会将自己加入到队列的尾部，并持有锁。如果其他线程试图获取锁，则它们需要排队等待，直到持有锁的线程释放锁。
代码示例：
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
lock.lock();
// 获取锁成功，执行临界区代码
} finally {
lock.unlock();
// 释放锁
}
AQS：揭开并发编程的基础组件
AQS 是 Java 并发编程中的基础组件，它提供了一系列用于构建锁和同步器的基本方法，是 Java 并发编程的基石。AQS 使用一个队列来存储等待获取锁的线程，并通过一系列方法来控制线程对锁的访问。
AQS 的核心方法包括：
- acquire()： 尝试获取锁，如果无法立即获取，则将线程加入到队列中等待。
- release()： 释放锁，并唤醒队列中的第一个线程。
- tryAcquire()： 尝试获取锁，如果无法立即获取，则直接返回。
- hasQueuedThreads()： 检查是否有线程在等待获取锁。
- getQueueLength()： 获取等待获取锁的线程数。
ReentrantLock 与 AQS 的亲密合作
ReentrantLock 正是基于 AQS 的这些核心方法来实现其锁竞争和释放功能。ReentrantLock 内部维护了一个 AQS 对象，并通过调用 AQS 的方法来实现锁的操作。
当一个线程尝试获取 ReentrantLock 时，它会调用 AQS 的 acquire() 方法。如果锁可用，则该线程会直接获取锁。如果锁已被其他线程持有，则该线程会加入到队列中等待。
当持有锁的线程释放锁时，它会调用 AQS 的 release() 方法。此时，AQS 会唤醒队列中的第一个线程，并让该线程获取锁。
ReentrantLock 公平锁与非公平锁：公平与效率的权衡
ReentrantLock 提供了公平锁和非公平锁两种模式。公平锁保证了线程获取锁的顺序与它们等待的顺序一致，非公平锁则不提供这种保证。
公平锁在某些场景下可以保证线程的公平性，但它也可能导致性能下降。非公平锁虽然不能保证公平性，但它可以提高性能。
结语
ReentrantLock 和 AQS 是 Java 并发编程中的两大核心组件，它们为我们提供了构建安全高效的并发程序提供了坚实的基础。通过深入理解它们的原理和应用，我们可以更加游刃有余地应对并发编程中的挑战，编写出高性能、高可靠的并发程序。
常见问题解答
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ReentrantLock 和 AQS 的主要区别是什么？
- ReentrantLock 是一个具体的锁实现，而 AQS 是一个构建锁和同步器的基础组件。
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ReentrantLock 如何保证可重入性？
- 通过内部维护一个重入计数器，每当线程重新获取锁时，该计数器都会递增。
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AQS 如何确保线程安全？
- 通过使用队列和 CAS（比较并交换）操作来管理线程对锁的访问。
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公平锁和非公平锁有什么区别？
- 公平锁保证线程获取锁的顺序与它们等待的顺序一致，而非公平锁不提供这种保证。
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在实际应用中，何时应该使用 ReentrantLock，何时应该使用 AQS？
- 当需要一个简单的、可重入的锁时，可以使用 ReentrantLock 。当需要构建一个自定义的锁或同步器时，可以使用 AQS 。
