剖析ReentrantLock锁机制：公平锁与不公平锁的奥秘

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2023-01-27 04:39:04

ReentrantLock：并发编程中的秩序掌控者

前言

在并发编程的浩瀚海洋中，ReentrantLock宛如一位技艺高超的指挥家，协调着众多线程井然有序地访问共享资源。让我们踏上征途，深入探索ReentrantLock的奥秘，揭开公平锁与不公平锁的玄机。

ReentrantLock：锁界的重量级掌控者

ReentrantLock，顾名思义，是一种可重入锁，允许多个线程同时持有同一把锁。这种特性使其在多线程同步、资源访问控制等场景中发挥着不可或缺的作用，成为并发编程中的重量级掌控者。

公平锁与不公平锁：谁先得锁的玄机

ReentrantLock的精妙之处在于其提供公平锁和不公平锁两种实现方式。公平锁严格遵守先到先得的原则，按照线程请求锁的先后顺序公平分配锁资源。而与之相反，不公平锁不考虑线程的先后顺序，而是随机选择一个线程来获取锁。

公平锁：有条不紊的排队机制

想象一下一个热闹的游乐场，孩子们在排队等待着玩滑梯。公平锁就像一个井然有序的队列管理系统，让每个孩子都有公平的机会滑梯，耐心等待自己的时机。

不公平锁：随机任性的抢锁模式

不公平锁则像一场激动人心的抽奖活动，当有人请求锁时，它会随机抽取一个线程来获取锁，仿佛一位任性的国王，不受任何顺序约束。这种机制虽然牺牲了公平性，但提升了获取锁的速度。

选择合适的锁：权衡公平与效率

在选择公平锁还是不公平锁时，需要权衡公平性与效率之间的平衡。公平锁保证了公平性，但可能会导致线程饥饿。不公平锁虽然提高了效率，但可能会让某些线程长时间无法获取锁。

ReentrantLock的应用场景：资源争抢的秩序维护者

ReentrantLock广泛应用于各种并发编程场景中，包括多线程同步、资源访问控制、数据一致性保障等。它就像一个秩序维护者，在纷繁复杂的线程协作中，确保资源争抢的公平与秩序。

案例分析：多线程共享资源

假设我们有一个共享的购物车，里面装着各种商品。多个线程同时向购物车中添加商品，如果不加控制，会导致混乱和数据不一致。这时，ReentrantLock可以出马，协调各个线程的访问，确保购物车井然有序地接收商品。

代码示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class SharedShoppingCartExample {

    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private static final ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        // 10个线程同时向购物车中添加商品
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    lock.lock(); // 获取锁
                    cart.addItem("Item " + i);
                } finally {
                    lock.unlock(); // 释放锁
                }
            });
        }

        executor.shutdown();

        // 等待所有线程执行完毕
        while (!executor.isTerminated()) {}

        // 打印购物车中的商品
        System.out.println("Items in the cart:");
        for (String item : cart.getItems()) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}

class ShoppingCart {

    private final List<String> items = new ArrayList<>();

    public void addItem(String item) {
        items.add(item);
    }

    public List<String> getItems() {
        return items;
    }
}