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可重入（Reentrant）与可重入锁（Reentrant Lock）详解

news 2025/9/2 12:29:33

1. 什么是可重入（Reentrant）？

可重入指一段代码（如函数、方法、锁）在被中断后，能够安全地再次进入并执行的能力。

核心特性：
- 同一线程多次进入同一段代码时，不会因内部状态冲突导致逻辑错误。
- 典型场景：递归调用、中断处理、嵌套锁请求。

示例：

// 可重入函数示例（无共享状态）
public int factorial(int n) {
    if (n == 0) return 1;
    return n * factorial(n - 1); // 递归调用自身
}

此函数是可重入的，因为每次递归调用都在独立的栈帧中执行，不依赖全局或静态变量。

2. 什么是可重入锁（Reentrant Lock）？

可重入锁是一种允许同一线程多次获取同一把锁的同步机制。

核心机制：
- 内部维护一个持有线程标识和计数器。
- 线程首次获取锁时，计数器置为1；后续每次重入，计数器递增。
- 释放锁时，计数器递减，直到为0时彻底释放锁资源。

Java 示例（ReentrantLock）：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

void methodA() {
    lock.lock();
    try {
        methodB(); // 嵌套调用也需要锁
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

void methodB() {
    lock.lock(); // 同一线程可重复获取锁
    try {
        // 操作共享资源
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

3. 可重入锁解决什么问题？

问题背景

在多线程编程中，若使用不可重入锁（如简单互斥锁），当同一线程多次请求同一锁时，会导致死锁：

// 伪代码：不可重入锁的陷阱
void methodA() {
    lock.lock();
    methodB(); // 内部再次调用 lock.lock()
    lock.unlock();
}

void methodB() {
    lock.lock(); // 线程在此阻塞：锁已被自己占用！
    // ...
    lock.unlock();
}

线程在methodB中因无法获取已被自己持有的锁而永久等待。

解决方案

可重入锁通过计数器跟踪锁的持有次数，允许同一线程多次获取锁，避免自我阻塞。

4. 可重入锁的优势

场景	不可重入锁	可重入锁
递归调用	❌ 死锁	✅ 正常执行
嵌套方法调用	❌ 死锁	✅ 安全重入
复杂同步逻辑	❌ 需手动避免重复锁请求	✅ 简化代码设计

5. 可重入锁的典型应用

递归操作：
递归函数中需要多次获取同一锁。
对象内部方法嵌套调用：
例如，类的 methodA 调用 methodB，两者均需同步。
复杂事务管理：
分层锁机制中，外层锁未释放时需重入内层锁。

6. 可重入 vs 线程安全

可重入性：关注同一线程内的重复进入安全性。
线程安全：关注多线程并发访问的正确性。
关系：
- 可重入的函数不一定是线程安全的（可能依赖线程局部数据）。
- 线程安全的函数不一定是可重入的（可能依赖全局锁）。

7. 总结

特性	说明
可重入	代码可被同一线程多次安全执行，避免内部状态冲突。
可重入锁	允许同一线程重复获取锁，通过计数器避免死锁，支持复杂同步场景。
核心价值	简化嵌套锁设计，防止线程自我阻塞，提升代码灵活性和安全性。

使用建议：