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ReentrantLock类详解

news 2025/7/3 21:37:03

ReentrantLock类详解

1. 核心概念

ReentrantLock 是Java中基于 java.util.concurrent.locks.Lock 接口实现的可重入互斥锁，提供比 synchronized 更灵活的锁控制机制。关键特性包括：

可重入性：同一线程可多次获取同一把锁。
公平性选择：支持公平锁（先请求先获取）和非公平锁（默认，允许插队）。
可中断锁获取：线程等待锁时可响应中断。
超时尝试锁：指定时间内尝试获取锁，避免无限等待。

2. 核心方法与使用

(1) 基础用法

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockDemo {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public void safeMethod() {lock.lock();  // 获取锁try {// 临界区代码System.out.println("线程安全操作");} finally {lock.unlock();  // 必须手动释放锁}}
}

关键点：
- 必须使用 try-finally 确保锁的释放，防止死锁。
- 锁的获取与释放必须成对出现，否则导致其他线程永久阻塞。

(2) 高级方法

方法	作用
`boolean tryLock()`	尝试非阻塞获取锁，成功返回 `true`，失败立即返回 `false`。
`boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)`	超时等待获取锁，超时后返回 `false`。
`void lockInterruptibly()`	可中断地获取锁，等待过程中可响应中断。
`boolean isHeldByCurrentThread()`	判断当前线程是否持有锁。
`int getHoldCount()`	返回当前线程持有该锁的次数（重入次数）。

3. 公平锁与非公平锁

(1) 构造函数

// 默认非公平锁（性能更高，允许线程插队）
ReentrantLock nonFairLock = new ReentrantLock(); // 公平锁（按请求顺序分配锁，减少线程饥饿）
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);

(2) 对比

特性	非公平锁	公平锁
性能	高（减少线程切换开销）	低（需维护等待队列）
线程饥饿	可能发生（新线程可能插队）	避免线程饥饿
适用场景	高并发、锁持有时间短	严格要求顺序的业务（如订单处理）

4. 与synchronized的对比

对比项	ReentrantLock	synchronized
锁获取方式	显式调用 `lock()` 和 `unlock()`	隐式获取和释放（代码块或方法）
可中断性	支持（`lockInterruptibly()`）	不支持
超时机制	支持（`tryLock(timeout)`）	不支持
公平性	可配置	仅非公平
锁绑定条件	支持多个 `Condition`	一个对象只能绑定一个等待队列
性能	高并发下更优	优化后接近（低竞争场景更简单）

5. Condition条件变量

Condition 用于替代 Object.wait()/notify()，实现更精准的线程等待与唤醒。

(1) 基本用法

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();public void await() throws InterruptedException {lock.lock();try {condition.await();  // 释放锁并等待} finally {lock.unlock();}
}public void signal() {lock.lock();try {condition.signal(); // 唤醒一个等待线程} finally {lock.unlock();}
}

(2) 多条件示例（生产者-消费者模型）

private final Condition notFull = lock.newCondition();  // 队列未满条件
private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); // 队列非空条件// 生产者
public void put(Object item) throws InterruptedException {lock.lock();try {while (queue.isFull()) {notFull.await(); // 等待队列未满}queue.add(item);notEmpty.signal();  // 唤醒消费者} finally {lock.unlock();}
}// 消费者
public Object take() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (queue.isEmpty()) {notEmpty.await(); // 等待队列非空}Object item = queue.remove();notFull.signal();    // 唤醒生产者return item;} finally {lock.unlock();}
}