深度剖析Java中的ReentrantLock机制，揭秘锁与同步的奥秘

后端

2023-11-06 08:52:11

深入了解 ReentrantLock：一种灵活的并发锁

在 Java 多线程编程中，同步控制至关重要，以确保对共享资源的安全访问并避免数据竞争。ReentrantLock 是 Java 并发工具包中一种常用的重量级锁，因其灵活性、可重入性和对各种同步场景的支持而备受推崇。

ReentrantLock 的优势

可重入性： ReentrantLock 允许同一个线程多次获取同一把锁，消除了死锁风险。
公平性和非公平性： ReentrantLock 提供了公平锁和非公平锁两种选项。公平锁确保线程按先到先得的顺序获取锁，而非公平锁允许线程随机获取锁，从而提高了性能。
可中断性： ReentrantLock 支持可中断锁，允许等待锁的线程在特定条件下被中断。
条件变量： ReentrantLock 提供了条件变量，允许线程在满足特定条件时被唤醒。这对于实现复杂同步模式非常有用。

ReentrantLock 的内部工作原理

ReentrantLock 基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架，该框架用于构建锁和同步器。AQS 使用一个队列来管理等待获取锁的线程。当锁被释放时，AQS 会按照队列的顺序唤醒等待的线程。

ReentrantLock 的上锁和解锁过程

上锁过程： 当线程调用 lock() 方法时，ReentrantLock 会尝试获取锁。如果锁未被其他线程持有，则直接获取锁并返回。如果锁已被其他线程持有，则当前线程会进入等待队列，等待锁被释放。
解锁过程： 当线程调用 unlock() 方法时，ReentrantLock 会释放锁，并唤醒等待队列中的第一个线程。如果等待队列为空，则 ReentrantLock 会释放锁并返回。

ReentrantLock 与 synchronized 的比较

特性	ReentrantLock	synchronized
可重入性	支持	不支持
公平性	支持	不支持
可中断性	支持	不支持
条件变量	支持	不支持
性能	较低	较快

总体而言，ReentrantLock 比 synchronized 提供了更精细的控制和灵活性，但其性能也相对较低。

ReentrantLock 的应用场景

ReentrantLock 适用于各种需要同步控制的场景，例如：

多线程环境下共享资源的访问控制
需要可重入锁的场景，例如递归方法
需要公平锁或非公平锁的场景
需要可中断锁的场景，例如超时或取消操作
需要使用条件变量的场景，例如等待特定条件满足

代码示例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        // 线程 1 尝试获取锁
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                // 临界区代码
                System.out.println("Thread 1 has acquired the lock.");
                // 模拟长时间操作
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        });

        // 线程 2 尝试获取锁
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                // 临界区代码
                System.out.println("Thread 2 has acquired the lock.");
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        });

        // 启动线程
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}