深入浅出解读JDK线程同步三大法宝：ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock

Java 多线程同步的王牌三剑客：深入解析 ReentrantLock、Semaphore 和 ReentrantReadWriteLock

认识线程同步的重量级选手

在多线程编程的竞技场上，线程同步是不可或缺的技巧。为了防止多线程同时访问共享资源时产生数据错乱，Java 提供了三大重量级线程同步类：ReentrantLock、Semaphore 和 ReentrantReadWriteLock。这三类选手各显神通，熟练掌握它们的特性和用法，将助你轻松驾驭多线程编程的复杂世界。

ReentrantLock：可重入锁的艺术

ReentrantLock，顾名思义，是一种可重入锁，即它允许同一个线程多次获取同一个锁。这种特性在嵌套同步场景中尤为实用。ReentrantLock 还支持公平锁和非公平锁两种模式。公平锁保证了线程获取锁的顺序与请求锁的顺序一致，而非公平锁则无此限制。

代码示例：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // 公平锁

lock.lock();
try {
    // 同步代码块
} finally {
    lock.unlock();
}

Semaphore：信号量的魅力

Semaphore 是一种信号量，它控制着共享资源的访问数量。当资源不足时，线程将被阻塞，直到资源可用。Semaphore 也提供公平信号量和非公平信号量两种模式。公平信号量保证了线程获取许可的顺序与请求许可的顺序一致。

代码示例：

Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 同时允许 3 个线程访问资源

semaphore.acquire();
try {
    // 同步代码块
} finally {
    semaphore.release();
}

ReentrantReadWriteLock：读写锁的精髓

ReentrantReadWriteLock 是一种读写锁，它允许多个线程同时读取共享资源，但只能允许一个线程写入共享资源。这种锁机制非常适合读多写少的场景。ReentrantReadWriteLock 提供两种类型的锁：读锁和写锁。读锁可以被多个线程同时获取，而写锁只能被一个线程获取。

代码示例：

ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

// 获取读锁
lock.readLock().lock();
try {
    // 读操作
} finally {
    lock.readLock().unlock();
}

// 获取写锁
lock.writeLock().lock();
try {
    // 写操作
} finally {
    lock.writeLock().unlock();
}

应用场景：因地制宜

• ReentrantLock： 适用于保护共享资源，如集合、文件等。当多个线程需要访问共享资源时，ReentrantLock 可确保只有一个线程能够访问该资源。

• Semaphore： 适用于控制线程访问共享资源的数量。例如，当一个线程池中只有有限的线程时，可以使用 Semaphore 来控制同时运行的线程数量。

• ReentrantReadWriteLock： 适用于保护读多写少的共享资源。例如，当一个数据库中的数据被频繁读取但很少写入时，可以使用 ReentrantReadWriteLock 来提高读取性能。

总结：驾驭同步之术

ReentrantLock、Semaphore 和 ReentrantReadWriteLock 是 Java 中常用的线程同步类，它们各有千秋，适用场景各不相同。了解这些锁的特性和用法，可以帮助我们更好地解决多线程编程中的同步问题。熟练运用这三类选手，你将成为多线程编程的武林高手，在并发世界的战场上所向披靡。

常见问题解答

• ReentrantLock 和 synchronized 有什么区别？
  ReentrantLock 是 Java 5.0 引入的显式锁，而 synchronized 是 Java 1.0 就有的隐式锁。ReentrantLock 提供了更多的灵活性，如可重入性、公平锁等特性。

• Semaphore 和 CountDownLatch 有什么区别？
  Semaphore 控制的是同时访问共享资源的数量，而 CountDownLatch 则用于等待多个线程完成指定的任务。

• ReentrantReadWriteLock 和 synchronized 可以一起使用吗？
  不可以，ReentrantReadWriteLock 本身就提供了读写锁的机制，不需要再使用 synchronized。

• Java 中还有哪些其他的同步机制？
  除了 ReentrantLock、Semaphore 和 ReentrantReadWriteLock，Java 中还有其他同步机制，如 ThreadLocal、Atomic 变量等。

• 如何提高多线程编程的性能？
  除了使用适当的同步机制外，还可以通过优化数据结构、减少锁竞争等方式来提高多线程编程的性能。