技术解析：深入剖析 AQS 中的 ReentrantLock 机制

2023-09-24 02:36:00

ReentrantLock 是 Java 并发编程中广泛使用的独占锁，它是基于 AQS（抽象队列同步器）实现的。理解 ReentrantLock 的工作原理对于编写健壮和高性能的并发程序至关重要。

AQS 概述

AQS 是一个用于构建同步器的框架，它提供了统一的同步机制。AQS 使用一个队列来管理等待获取锁的线程。当一个线程获取锁时，它会成为队列的头结点，其他线程则排队等待。

ReentrantLock 的实现

ReentrantLock 通过扩展 AQS 实现了一个独占锁。独占锁意味着一次只能有一个线程持有锁。ReentrantLock 中有一个内部计数器，表示获取锁的次数。当一个线程第一次获取锁时，计数器会增加。当线程释放锁时，计数器会减少。如果计数器为 0，则没有线程持有锁，锁处于未锁定状态。

公平锁与非公平锁

ReentrantLock 既可以配置为公平锁，也可以配置为非公平锁。公平锁确保按先来后到的顺序获取锁，而非公平锁允许线程在不排队的情况下获取锁。

公平锁在高竞争的情况下性能较差，因为线程可能会长时间排队等待获取锁。而非公平锁在低竞争的情况下性能较好，因为线程可以跳过队列直接获取锁。

最佳实践

优先使用公平锁，因为它可以防止饥饿问题。
避免在临界区执行耗时操作，因为这会阻止其他线程获取锁。
考虑使用其他同步机制，例如读写锁或原子变量，以提高并发性。
使用 try-with-resources 语法来自动释放锁，以避免资源泄漏。

示例

以下是一个使用 ReentrantLock 实现简单计数器的示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Counter {
    private int count;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public int increment() {
        lock.lock();
        try {
            return ++count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}