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【多线程】可重入锁 Reentrant Lock

news 2025/10/22 7:55:15

【多线程】可重入锁 Reentrant Lock

一、核心定义

可重入锁，顾名思义，是指一个线程在已经持有某个锁的情况下，可以再次成功获取该锁而不会被阻塞。

换句话说，同一个线程可以多次进入被同一把锁保护的代码块。

二、一个生动的比喻

想象一个房间（共享资源）有一把门锁（锁）。

非可重入锁：你（线程）拿着钥匙进入房间后，把门锁上了。如果你在房间里又想开门（再次获取锁），你会发现门从里面也打不开了（线程被阻塞，导致死锁）。这显然不合理。
可重入锁：你拿着钥匙进入房间后，把门锁上了。这个门锁很智能，它认识主人。当你在房间里再次尝试开门时，锁识别出“哦，原来是主人你啊”，就直接让你通过了，并且会在内部记录你进入的次数（重入次数）。你离开房间时，需要出来同样次数，门才会真正锁上。

三、为什么需要可重入锁？

最常见的场景是在递归调用和多个方法相互调用的情况下。

让我们看一个非可重入锁会导致问题的例子：

// 假设我们有一个非可重入锁
public class NonReentrantLock {private boolean isLocked = false;public synchronized void lock() throws InterruptedException {while (isLocked) {wait();}isLocked = true;}public synchronized void unlock() {isLocked = false;notify();}
}// 使用这个锁的类
public class Counter {private NonReentrantLock lock = new NonReentrantLock();private int count = 0;public void increment() {try {lock.lock(); // 第一次获取锁count++;doSomethingElse(); // 调用另一个也需要锁的方法} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void doSomethingElse() {try {lock.lock(); // 第二次尝试获取同一个锁// ... 做一些操作} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}
}

问题分析：

线程A调用 increment()，成功获取锁 (isLocked 变为 true)。
在 increment() 内部，调用了 doSomethingElse()。
doSomethingElse() 也试图获取同一把锁。
由于这是一个非可重入锁，它检查到 isLocked 为 true（即使是被自己锁住的），于是线程A在 lock.lock() 这里等待自己释放锁。
这就导致了经典的 自死锁 情况。线程A永远卡在那里，程序无法继续执行。

四、可重入锁是如何实现的？

可重入锁通常通过以下两个属性来实现：

持有者线程：记录当前是哪个线程持有此锁。
重入计数器：记录同一个线程获取该锁的次数。

其工作流程如下：

当线程第一次请求锁时，计数器从0变为1，并记录持有者线程。
当同一个线程再次请求锁时，计数器简单地递增（比如从1变为2）。
当线程释放锁时，计数器递减。
只有当计数器减回到0时，锁才会被真正释放，其他线程才能获取。

五、在Java中的实现

在Java中，最常用的两种可重入锁是：

synchronized 关键字
Java内置的 synchronized 关键字实现的锁就是可重入的。这是最常用的方式。

public class ReentrantExample {public synchronized void methodA() {System.out.println("In methodA");methodB(); // 调用另一个synchronized方法，不会阻塞！}public synchronized void methodB() {System.out.println("In methodB");}
}

上面的代码可以完美运行，因为 synchronized 是可重入的。

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock 类
这是Java并发包(java.util.concurrent)中提供的一个显式的可重入锁实现。它比 synchronized 更灵活，提供了更多功能，如尝试获取锁、可中断的锁获取、公平锁等。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockExample {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();private int count = 0;public void increment() {lock.lock(); // 获取锁try {count++;doSomethingElse(); // 重入} finally {lock.unlock(); // 必须在finally块中释放锁}}public void doSomethingElse() {lock.lock(); // 同一个线程，再次获取同一把锁try {// ... 做一些操作System.out.println("重入成功，当前重入次数: " + lock.getHoldCount());} finally {lock.unlock();}}
}

六、可重入锁的优点

避免自死锁：解决了递归和方法调用链中的锁问题。
逻辑更自然：符合程序员对锁行为的直觉，同一个线程对自己的锁应该有“特权”。

七、总结

特性	可重入锁	非可重入锁
核心特性	同一线程可多次获取	同一线程只能获取一次
递归调用	支持	导致死锁
方法互调	支持	导致死锁
实现复杂度	稍高（需记录线程和计数器）	简单
常见例子	Java `synchronized`, `ReentrantLock`	简单的自旋锁（未实现重入）