ReentrantLock加锁、解锁的艺术

后端

2024-01-10 23:19:10

ReentrantLock：掌控Java并发中的锁机制

在Java并发编程的领域中，ReentrantLock扮演着至关重要的角色，它如同一位守门人，控制着对共享资源的访问，防止并发带来的混乱和数据破坏。掌握ReentrantLock的加锁和解锁艺术，是保障线程安全应用的关键。

获取锁：通往共享资源的通道

当一个线程需要访问共享资源时，它必须先获取该资源的锁。ReentrantLock的加锁过程遵循严谨的步骤：

敲门探访： 线程首先检查锁的当前状态，如果锁处于空闲状态（即未被任何线程持有），则直接进入获取锁的环节。
等待排队： 如果锁已被其他线程占用，则试图获取锁的线程会进入等待队列，耐心地排队等待锁的释放。
获取准入： 当锁终于被释放时，等待队列最前面的线程将被授予锁，并获得访问共享资源的通行证。

释放锁：退出共享资源

当一个线程访问完共享资源后，它必须主动释放锁，为其他线程让出通行之路。ReentrantLock的释放锁过程同样一丝不苟：

查验身份： 线程首先检查锁的当前持有者，如果锁是由其他线程持有，则直接返回，防止越权操作。
解开枷锁： 如果锁是由当前线程持有，则执行释放锁的操作，仿佛解开一条枷锁。
唤醒沉睡者： 释放锁后，ReentrantLock会唤醒等待队列中正在等待该锁的线程，让他们有机会尝试获取锁。

ReentrantLock的特性：灵活且可靠

ReentrantLock不仅拥有加锁和解锁的基本功能，还具备以下特性：

可重入性： ReentrantLock允许一个线程多次获取同一个锁，避免死锁的发生。
公平性： ReentrantLock支持公平锁和非公平锁两种策略，公平锁保证等待时间最长的线程优先获取锁，而非公平锁则不保证这一点。
超时获取： ReentrantLock允许线程在指定时间内尝试获取锁，如果超时则抛出异常，防止线程无限期地等待。

使用ReentrantLock的注意事项：规避陷阱

在使用ReentrantLock时，有几点注意事项需要牢记：

避免死锁： 仔细设计线程交互，确保不会陷入无限等待同一个锁的死锁循环。
正确释放锁： 务必确保在访问完共享资源后释放锁，否则可能会导致其他线程无法访问该资源。
选择合适的锁策略： 根据具体场景选择合适的锁策略，公平锁或非公平锁，以及是否使用超时获取。

示例代码：实践中的ReentrantLock

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SumThread extends Thread {
    private ReentrantLock lock;
    private int sum;

    public SumThread(ReentrantLock lock) {
        this.lock = lock;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            lock.lock();
            try {
                sum += i;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    public int getSum() {
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        SumThread[] threads = new SumThread[3];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new SumThread(lock);
            threads[i].start();
        }

        for (SumThread thread : threads) {
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        int totalSum = 0;
        for (SumThread thread : threads) {
            totalSum += thread.getSum();
        }

        System.out.println("Total sum: " + totalSum);
    }
}

总结：驾驭并发之道

ReentrantLock是Java并发编程中的一把利器，它能有效控制对共享资源的访问，防止并发带来的混乱。理解ReentrantLock的加锁和解锁机制，并遵循使用注意事项，你将能驾驭并发之道的复杂性，构建出稳定可靠的多线程应用。

常见问题解答

ReentrantLock和synchronized有什么区别？
ReentrantLock是一个显式锁，需要手动加锁和解锁，而synchronized是一个隐式锁，由JVM自动加锁和解锁。
为什么使用ReentrantLock而不是synchronized？
ReentrantLock提供了更灵活的控制，比如可重入性、公平性策略和超时获取。
什么时候应该使用公平锁？
当需要保证等待时间最长的线程优先获取锁时，应该使用公平锁。
什么时候应该使用非公平锁？
当需要提高性能、减少等待时间时，可以考虑使用非公平锁。
ReentrantLock的超时获取有什么用？
超时获取可以防止线程无限期地等待锁，避免死锁的发生。