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ReentrantLock原理

在Java并发编程中,ReentrantLock是一个非常重要的工具,它提供了比synchronized关键字更灵活的锁机制。本文将详细介绍ReentrantLock的工作原理、使用方式以及在实际项目中的应用场景。

什么是ReentrantLock?

ReentrantLock是Java并发包java.util.concurrent.locks中的一个类,它实现了Lock接口。与synchronized关键字不同,ReentrantLock提供了更高级的功能,例如可重入性、公平锁、非公平锁、可中断的锁获取等。

可重入性

ReentrantLock是可重入的锁,这意味着同一个线程可以多次获取同一个锁而不会导致死锁。例如:

java
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void methodA() {
lock.lock();
try {
methodB();
} finally {
lock.unlock();
}
}

public void methodB() {
lock.lock();
try {
// 执行一些操作
} finally {
lock.unlock();
}
}

在上面的代码中,methodAmethodB都使用了同一个ReentrantLock实例。由于ReentrantLock是可重入的,methodA调用methodB时不会导致死锁。

ReentrantLock的工作原理

ReentrantLock内部使用了一个同步器AbstractQueuedSynchronizer(AQS)来实现锁的获取和释放。AQS维护了一个FIFO队列,用于管理等待获取锁的线程。

公平锁与非公平锁

ReentrantLock支持公平锁和非公平锁两种模式:

  • 公平锁:线程按照请求锁的顺序获取锁,即先到先得。
  • 非公平锁:线程可以插队获取锁,可能会导致某些线程长时间等待。

默认情况下,ReentrantLock是非公平锁,但可以通过构造函数指定为公平锁:

java
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true); // 公平锁
ReentrantLock unfairLock = new ReentrantLock(); // 非公平锁

锁的获取与释放

ReentrantLock的锁获取和释放是通过lock()unlock()方法实现的。lock()方法用于获取锁,如果锁已被其他线程持有,则当前线程会被阻塞,直到锁被释放。unlock()方法用于释放锁。

java
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void criticalSection() {
lock.lock();
try {
// 临界区代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
备注

注意unlock()方法必须在finally块中调用,以确保锁在发生异常时也能被释放。

实际应用场景

ReentrantLock在实际项目中有广泛的应用,特别是在需要更细粒度的锁控制时。以下是一个简单的应用场景:

场景:银行账户转账

假设我们有一个银行账户类BankAccount,我们需要确保在转账操作时,两个账户的余额更新是线程安全的。

java
class BankAccount {
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private int balance;

public BankAccount(int balance) {
this.balance = balance;
}

public void transfer(BankAccount target, int amount) {
lock.lock();
try {
target.lock.lock();
try {
if (this.balance >= amount) {
this.balance -= amount;
target.balance += amount;
}
} finally {
target.lock.unlock();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}

在这个例子中,transfer方法使用了两个ReentrantLock实例来确保转账操作的线程安全性。

总结

ReentrantLock是Java并发编程中一个非常强大的工具,它提供了比synchronized更灵活的锁机制。通过理解ReentrantLock的工作原理和使用方式,我们可以更好地控制多线程环境下的资源访问,避免竞争条件和死锁问题。

提示

提示:在实际项目中,建议优先使用synchronized关键字,除非你需要ReentrantLock提供的额外功能。

附加资源与练习

  • 练习:尝试实现一个线程安全的队列,使用ReentrantLock来确保队列的线程安全性。
  • 资源:阅读Java官方文档中关于ReentrantLockAbstractQueuedSynchronizer的详细说明。

通过不断练习和深入学习,你将能够更好地掌握ReentrantLock的使用,并在实际项目中灵活应用。