ReentrantLock：Java并发编程的强大工具
2023-11-22 03:57:26
ReentrantLock：Java并发的强大工具
简介
在多线程编程中，同步是至关重要的，它确保了线程安全，防止数据损坏和死锁。Java 提供了 ReentrantLock，这是一个可重入的互斥锁，是并发编程中的一个重要工具。它基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架，提供了可重入性和公平性等特性。
ReentrantLock 的原理
ReentrantLock 继承了 AQS，利用队列来管理等待线程。它使用 CAS（比较并交换）指令原子地获取和释放锁，实现了高并发性能。可重入性允许线程多次获取同一个锁，而公平性确保了等待最久的线程优先获取锁。
用法
ReentrantLock 提供了几个主要方法：
- lock()： 获取锁，如果锁已被占用，当前线程将阻塞。
- unlock()： 释放锁，必须由持有锁的线程调用。
- tryLock()： 尝试获取锁，如果成功返回 true，否则返回 false。
- tryLock(long timeout, TimeUnit unit)： 尝试获取锁，如果在指定时间内成功返回 true，否则返回 false。
特性
ReentrantLock 具有以下特性：
- 可重入性： 线程可以多次获取同一把锁，避免了死锁。
- 公平性： 多个线程竞争同一把锁时，等待时间最长的线程优先获得锁。
- 高性能： 基于 CAS 的实现提供了高效的并发性能。
应用场景
ReentrantLock 可用于需要互斥访问共享资源的各种场景，例如：
- 数据库访问：确保数据完整性。
- 文件访问：防止文件损坏。
- 多线程任务协调：控制任务执行顺序。
优点和缺点
优点：
- 可重入性，避免死锁。
- 公平性，保证了公平竞争。
- 高性能，基于 CAS 的高效实现。
缺点：
- 可能导致死锁，如果线程获取了多个锁并以不同的顺序释放。
- 开销较高，CAS 操作可能比内置锁开销更大。
与 synchronized 的区别
ReentrantLock 和 synchronized 都是 Java 中的同步机制，但存在一些关键区别：
- 显式与隐式： ReentrantLock 是显式的，需要手动获取和释放，而 synchronized 是隐式的，由 JVM 自动管理。
- 可重入性： ReentrantLock 的可重入性比 synchronized 更强。
- 公平性： ReentrantLock 提供了公平性，而 synchronized 没有。
- 开销： ReentrantLock 的开销可能比 synchronized 稍高。
代码示例
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
void doSomething() {
lock.lock();
try {
// ...共享资源访问...
} finally {
lock.unlock();
}
}
常见问题解答
-
ReentrantLock 和 synchronized 哪个更好？
这取决于具体场景。ReentrantLock 可重入、公平，但开销较高；synchronized 隐式、开销较低，但不可重入且不公平。 -
ReentrantLock 可能导致死锁吗？
可以，如果线程获取了多个锁并以不同的顺序释放，可能会导致死锁。 -
ReentrantLock 的性能怎么样？
ReentrantLock 的性能很高，但可能比 synchronized 稍低。 -
ReentrantLock 的公平性是如何实现的？
ReentrantLock 使用了一个 FIFO（先进先出）队列来管理等待线程，确保等待时间最长的线程优先获得锁。 -
ReentrantLock 和互斥锁有什么区别？
互斥锁是 ReentrantLock 的一种实现，它提供了一个独占的访问机制。
