JUC - ReentrantLock 的实现解析 AQS 原理揭秘
2023-10-03 16:18:13
Java并发编程中的中流砥柱：深入解析ReentrantLock
在多线程编程的世界中，互斥锁发挥着至关重要的作用，确保线程有序地访问共享资源，避免数据竞争。Java并发库中的ReentrantLock无疑是互斥锁的佼佼者，凭借其可重入性和公平性等特性，成为多线程开发的得力帮手。要真正驾驭ReentrantLock，深入理解其底层实现必不可少。
ReentrantLock概述
ReentrantLock是一款重量级锁，意味着它具有获取和释放锁的开销。然而，它的优点在于允许同一个线程多次获取同一把锁，即所谓的可重入性。这在某些场景下非常有用，例如允许一个线程对一个对象进行嵌套调用。此外，ReentrantLock还支持公平锁和非公平锁两种模式。公平锁保证线程获取锁的顺序与它们申请锁的顺序一致，而非公平锁则允许线程以任意顺序获取锁。
AQS原理简介
ReentrantLock的实现基于Java并发库中的一个重要同步器框架——AbstractQueuedSynchronizer（AQS）。AQS提供了一套基本机制来实现锁的获取、释放和队列管理。其核心数据结构是一个队列，存储着等待获取锁的线程。当一个线程尝试获取锁时，如果锁可用，它将直接获取锁；否则，它将被添加到队列中等待。当锁释放时，AQS会唤醒队列中最先等待的线程，使其获取锁。
ReentrantLock的实现
ReentrantLock的实现主要基于AQS的队列机制。当一个线程尝试获取锁时，它首先会尝试通过CAS（Compare-And-Swap）操作直接获取锁。如果CAS操作成功，则该线程直接获取锁；如果CAS操作失败，则该线程将被添加到AQS的队列中等待。
当锁释放时，ReentrantLock会唤醒队列中最先等待的线程，使其获取锁。如果该线程是公平锁，则它会严格按照队列的顺序唤醒线程；如果该线程是非公平锁，则它可以以任意顺序唤醒线程。
ReentrantLock的使用
ReentrantLock的使用非常简单，只需要几行代码即可。以下是使用ReentrantLock的示例代码：
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ReentrantLockExample {
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
// 执行临界区代码
} finally {
lock.unlock();
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
// 执行临界区代码
} finally {
lock.unlock();
}
});
thread1.start();
thread2.start();
}
}
在上面的示例代码中，我们首先创建了一个ReentrantLock对象，然后创建了两个线程。每个线程都尝试获取锁，然后执行临界区代码，最后释放锁。这样可以确保两个线程不会同时执行临界区代码，从而避免了数据竞争。
总结
ReentrantLock是Java并发编程中不可或缺的工具，它可以帮助我们轻松实现互斥锁，确保多线程程序的正确性和效率。通过剖析ReentrantLock的实现，我们深入了解了AQS原理，以及ReentrantLock是如何基于AQS实现的。掌握这些知识可以帮助我们更好地理解Java并发编程，并编写出更加健壮、高性能的多线程程序。
常见问题解答
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ReentrantLock和synchronized有何区别？
ReentrantLock是Java并发库中的显式锁，而synchronized是Java语言中的隐式锁。ReentrantLock提供了更细粒度的控制，例如可重入性和公平性。 -
何时应该使用ReentrantLock？
ReentrantLock适用于需要精确控制锁行为的情况，例如当需要在多重嵌套的代码块中使用锁时。 -
ReentrantLock和ReadWriteLock有何区别？
ReadWriteLock允许多个线程同时读取共享数据，但只允许一个线程写入共享数据。ReentrantLock只允许一个线程同时访问共享数据，无论是读取还是写入。 -
ReentrantLock的性能如何？
ReentrantLock的性能比synchronized稍低，但它提供了更多的功能和灵活性。 -
如何避免ReentrantLock死锁？
避免死锁的关键是确保线程不会无限期地等待锁。可以使用超时或中断机制来防止死锁。
