揭秘ReentrantLock非公平锁的运行奥秘，Java多线程锁界的秘密武器

2022-11-26 15:43:08

Java的多线程守护神：ReentrantLock非公平锁

ReentrantLock概览

在多线程编程的世界中，锁是一个至关重要的工具，它确保共享资源的安全和有序访问。ReentrantLock 是 Java 中最强大的锁之一，它允许一个线程多次获取同一把锁，同时防止死锁的发生。非公平锁是一种特殊的 ReentrantLock，它以先到先得的原则分配锁，而不是按照请求顺序。

非公平锁的运行机制

理解非公平锁的关键在于了解锁的状态和等待队列。

锁状态： 非公平锁有两种状态：已锁和未锁。当锁未锁时，任何线程都可以获取它；当锁已锁时，只有持有锁的线程才能再次获取它，其他线程将被阻塞。
等待队列： 当一个线程试图获取已锁的非公平锁时，它会被放入一个等待队列中。这个队列是先进先出的，这意味着先进入队列的线程将首先获取锁。
获取锁： 当非公平锁未锁时，任何线程都可以通过调用 lock() 方法获取锁。如果锁已锁，调用 lock() 的线程将被放入等待队列中。
释放锁： 当持有非公平锁的线程调用 unlock() 方法时，锁将被释放，等待队列中的下一个线程将被唤醒并获取锁。

非公平锁的优势

非公平锁相对于公平锁有一些关键优势：

提高并发性： 非公平锁不保证线程获取锁的顺序，而是以先到先得的原则分配锁。这允许后来的线程在某些情况下抢先获得锁，从而提高并发性。
避免死锁： 由于可重入性，非公平锁可以防止死锁。一个线程可以多次获取同一把锁，而不会造成死锁。
灵活的配置： 非公平锁提供各种配置选项，允许根据具体需求进行定制，例如是否启用公平性或使用中断。

非公平锁的应用场景

非公平锁广泛应用于各种多线程场景：

共享资源同步： 非公平锁可用于同步对共享资源的访问，防止多个线程同时访问同一资源并导致数据不一致。
线程间通信： 与 Condition 对象结合使用，非公平锁可以实现线程间通信。例如，一个线程可以等待另一个线程释放锁，或者通知另一个线程锁已可用。
原子操作： 非公平锁可以实现原子操作，即一系列操作要么全部成功，要么全部失败。一个线程可以先获取锁，然后执行一系列操作，最后释放锁。如果执行过程中发生异常，锁将被自动释放，操作将被回滚。

代码示例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class NonFairLockExample {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);

    public static void main(String[] args) {
        // 创建多个线程并分配非公平锁
        Thread[] threads = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                // 获取非公平锁
                lock.lock();
                try {
                    // 执行共享资源操作
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquired the lock.");
                } finally {
                    // 释放非公平锁
                    lock.unlock();
                }
            });
        }

        // 启动所有线程
        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }
    }
}