深入剖析 ReentrantLock 源码，掌握并发编程利器
2023-12-17 04:45:59
并发编程之 ReentrantLock 源码分析
导言
并发编程，对于程序员而言，既是噩梦，又是必修课。多线程、多进程等并发编程技术，能够显著提升程序效率，但同时又带来了复杂性和调试难度。为了驾驭并发编程，我们需要掌握一把利器：ReentrantLock。本文将带你深入剖析 ReentrantLock 源码，揭开它神秘的面纱。
ReentrantLock 简介
ReentrantLock 是一种可重入锁，在 Java 并发编程中广泛应用。所谓可重入，指的是同一个线程可以多次获取同一个锁，而不会造成死锁。ReentrantLock 具有公平锁和非公平锁两种模式，在公平模式下，线程获取锁的顺序是按照请求顺序进行的，而在非公平模式下，线程获取锁的顺序则是随机的。
ReentrantLock 源码分析
ReentrantLock 的源码位于 java.util.concurrent.locks 包中，其主要实现类是 AbstractQueuedSynchronizer。AbstractQueuedSynchronizer 是一个抽象类，提供了同步器的基本框架，ReentrantLock 通过继承 AbstractQueuedSynchronizer，并实现其抽象方法，来实现锁的功能。
核心方法
ReentrantLock 的核心方法主要包括：
lock()：获取锁，如果锁已被其他线程获取，则当前线程将被阻塞，直到锁被释放。unlock()：释放锁，如果当前线程没有获取锁，则抛出异常。tryLock()：尝试获取锁，如果锁已被其他线程获取，则返回false。tryLock(long timeout, TimeUnit unit)：尝试获取锁，并指定超时时间，如果在指定时间内没有获取到锁，则返回false。hasQueuedThreads()：判断是否存在等待获取锁的线程。getQueueLength()：获取等待获取锁的线程数量。getHoldCount()：获取当前线程获取该锁的次数。isFair()：判断是否为公平锁。
源码解析
我们重点解析 lock() 方法的源码，以了解 ReentrantLock 的加锁过程：
public void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
compareAndSetState(0, 1)：尝试将锁的状态从 0（未锁）修改为 1（已锁），如果修改成功，则表示当前线程成功获取锁。setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread())：如果获取锁成功，则将当前线程设置为独占锁的持有者。acquire(1)：如果获取锁失败，则调用acquire()方法，尝试通过队列的方式获取锁。
应用场景
ReentrantLock 可广泛应用于并发编程中，一些常见的应用场景包括：
- 保护共享资源，防止并发访问导致数据不一致。
- 控制线程并发执行，实现线程同步。
- 实现锁重入，允许同一个线程多次获取同一个锁，避免死锁。
- 构建高级并发数据结构，如读写锁、条件变量等。
优化建议
为了提升 ReentrantLock 的性能，我们可以遵循以下优化建议：
- 尽量使用公平锁，以避免优先级反转问题。
- 避免持有锁的时间过长，否则会影响其他线程的执行。
- 对于竞争激烈的锁，可以考虑使用替代方案，如无锁数据结构或分段锁。
总结
ReentrantLock 是 Java 并发编程中的重要工具，通过深入了解其源码和原理，我们可以更好地掌握并发编程技术。在实际应用中，根据具体场景选择合适的锁机制，并遵循优化建议，能够有效提升程序性能和可靠性。
附录
