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:
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,methodA
和methodB
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:
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()
和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。
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void criticalSection() {
lock.lock();
try {
// 临界区代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
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。
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: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
ReentrantLock
和AbstractQueuedSynchronizer
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。