独占模式下的ReentrantLock

ReentrantLock源码剖析

在这个高速发展的互联网时代，高并发场景下程序的安全性与效率至关重要。作为Java并发编程中不可或缺的一环，ReentrantLock以其卓越的性能和灵活的特性赢得了广大开发者的青睐。本文将深入剖析ReentrantLock的源码，揭开其独占模式下的运作机制，带领读者踏上一次技术探索之旅。

独占模式详解

ReentrantLock的独占模式旨在控制对共享资源的独占访问，实现互斥效果。当一个线程获取锁后，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。其运作流程可概括如下：

1. 获取锁： 线程调用lock()方法获取锁，若锁未被其他线程持有，则直接获取成功；若锁已被持有，则当前线程进入等待队列。
2. 释放锁： 线程调用unlock()方法释放锁，若当前线程持有锁，则释放锁并唤醒等待队列中的一个线程。
3. 可重入： ReentrantLock允许一个线程多次获取同一把锁，即重入，从而避免死锁的发生。
4. 公平性： ReentrantLock提供了公平锁和非公平锁两种实现，公平锁保证按获取顺序获取锁，而非公平锁则不保证。

源码分析

步骤 1：构造函数

public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}

ReentrantLock的构造函数创建了一个NonfairSync对象，该对象负责管理锁的状态和线程的等待队列。

步骤 2：获取锁

public void lock() {
    sync.acquire(1);
}

lock()方法调用sync对象的acquire()方法，尝试获取锁。acquire()方法会判断当前线程是否已经持有锁，如果是则增加重入计数，否则将当前线程加入等待队列。

步骤 3：释放锁

public void unlock() {
    sync.release(1);
}

unlock()方法调用sync对象的release()方法，释放锁。release()方法会判断当前线程是否持有锁，如果是则减少重入计数，否则抛出异常。

性能优化

ReentrantLock在独占模式下采用了多种优化技术来提升性能：

• 偏向锁： 当一个线程多次连续获取同一把锁时，JVM会将该锁升级为偏向锁，使后续的获取操作更加高效。
• 轻量级锁： 当锁未被争用时，JVM会将锁升级为轻量级锁，以减少获取锁的开销。
• 自旋： 当一个线程尝试获取锁时，会先进行一段时间的自旋，避免频繁的线程切换和上下文切换。

总结

ReentrantLock的独占模式为Java并发编程提供了可靠且高效的锁机制，其可重入、公平性等特性使之适用于各种场景。通过深入理解其源码，开发者可以更熟练地使用ReentrantLock，在并发编程中游刃有余。