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深入解析线程状态转换与ReentrantLock的奥秘
后端
2023-02-25 05:47:35
深入探索线程状态转换和ReentrantLock的奥秘
线程状态转换：多线程世界的舞台
线程状态转换是理解和驾驭并发编程的基础。当程序中有多个线程同时运行时，这些线程会经历不同的状态，包括：
- NEW： 线程刚刚创建，尚未启动。
- RUNNABLE： 线程已启动，可以执行任务。
- WAITING： 线程正在等待外部条件，例如获取锁。
- BLOCKED： 线程正在等待I/O操作或其他外部事件完成。
- TERMINATED： 线程已完成任务或因异常终止。
ReentrantLock：保护资源的安全哨兵
ReentrantLock是一种可重入锁，用于保护共享资源，防止并发访问导致数据不一致。它允许线程多次获取同一把锁，确保一次只有一个线程可以访问受保护的资源。
获取锁：有序竞争
要获取ReentrantLock，线程会调用lock()方法。如果锁是可用的，线程会立即获取锁并继续执行。如果锁已被其他线程持有，该线程会加入等待队列，耐心等待锁的释放。
释放锁：解除限制
当线程完成对资源的访问后，它会调用unlock()方法释放锁。此时，等待队列中的下一个线程可以获取锁并继续执行。
公平性与可伸缩性：鱼与熊掌
ReentrantLock提供了两种模式：公平性和可伸缩性。公平性模式保证线程按照请求锁的顺序获取锁，而可伸缩性模式允许线程以更有效的方式获取锁。在实践中，根据具体场景选择合适的模式至关重要。
代码示例
以下代码示例演示了如何使用ReentrantLock来保护共享资源：
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class LockExample {
private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private static int counter = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
counter++;
} finally {
lock.unlock();
}
}).start();
}
// 等待所有线程完成
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 打印最终计数，应该是 10
System.out.println("Counter: " + counter);
}
}
常见问题解答
- 什么是死锁？ 死锁是指两个或多个线程无限期地等待彼此释放锁，导致所有线程都无法继续执行。
- 如何避免死锁？ 避免死锁的一种方法是遵循“先来先服务”原则，即线程应以相同的顺序请求所有锁。
- 可重入锁和不可重入锁有什么区别？ 可重入锁允许线程多次获取同一把锁，而不可重入锁不允许线程多次获取同一把锁。
- 如何选择公平性和可伸缩性模式？ 公平性模式适用于要求线程按顺序访问资源的场景，而可伸缩性模式适用于要求高并发性的场景。
- ReentrantLock是如何实现的？ ReentrantLock通过使用一个队列和一个计数器来实现，队列存储等待获取锁的线程，计数器跟踪当前拥有锁的线程数。
