reentrantlock 原理

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ReentrantLock 原理

ReentrantLock 是 Java 中的一个高级同步机制，它提供了比传统的 synchronized 方法和语句更丰富的操作。它属于 java.util.concurrent.locks 包下的一个类。ReentrantLock 允许一个线程多次获得同一把锁，即是可重入的。

基本原理

ReentrantLock 内部通过使用一个同步器（AbstractQueuedSynchronizer，简称 AQS）来实现锁的功能。AQS 使用一个整型的 volatile 变量（称为 state）来表示同步状态，以及一个 FIFO 队列来管理那些等待获取锁的线程。

状态（State）

  • 当 state 为 0 时，表示锁没有被任何线程持有。
  • 当 state 大于 0 时，表示锁被一个线程持有，并且 state 表示该线程获取锁的次数。

可重入性

  • ReentrantLock 是可重入的，即如果当前线程已经持有锁，再次请求锁时会立即成功，并且 state 会相应地增加。
  • 当线程释放锁时，它会减少 state 的值。当 state 为 0 时，锁被完全释放。

锁的获取与释放

  • 获取锁 ：当一个线程尝试获取锁时，如果 state 为 0，AQS 会将 state 设置为 1 并且设置当前线程为锁的持有者。如果当前线程已经持有锁（即尝试重入），AQS 会增加 state 的值。
  • 释放锁 ：当线程释放锁时，它会调用 unlock() 方法，AQS 会减少 state 的值。如果 state 为 0，则锁被完全释放，并且可能会唤醒在等待队列中等待这个锁的其他线程。

公平性和非公平性

ReentrantLock 提供了公平锁和非公平锁两种模式：

  • 公平锁 ：在这种模式下，锁会按照线程在等待队列中的等待顺序来分配，即 “ 先来先服务 “。
  • 非公平锁 ：在这种模式下，当锁可用时，任何请求它的线程都有机会获取锁，这可能会导致 “ 线程饥饿 “。

方法概览

ReentrantLock 提供了一些重要的方法：

  • lock(): 获取锁，如果锁不可用则等待。
  • unlock(): 释放锁。
  • tryLock(): 尝试获取锁，如果锁可用立即返回 true，否则返回 false。
  • tryLock(long timeout, TimeUnit unit): 在给定的时间内尝试获取锁，如果在指定的时间内获取到锁则返回 true，否则返回 false。
  • lockInterruptibly(): 获取锁，但优先响应中断。

代码示例 

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import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void performAction() {
        lock.lock(); // 获取锁 
        try {
            // 临界区代码 
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁 
        }
    }
}

在上面的代码示例中，我们创建了一个 ReentrantLock 实例，并在 performAction 方法中使用它来保护临界区代码。通过在 try 块中编写业务逻辑，并在 finally 块中释放锁，我们确保了即使在发生异常的情况下，锁也会被释放。

总结来说，ReentrantLock 是一个强大的同步工具，它提供了比 synchronized 更细粒度的锁控制，包括尝试获取锁、定时锁等待和中断等待锁的能力，同时还支持公平性选择。