并发编程:ReentrantLock

news2024/11/14 14:29:19

一、ReentrantLock 是什么?

ReentrantLock 实现了 Lock 接口,是一个可重入且独占式的锁,和 synchronized 关键字类似。不过,ReentrantLock 更灵活、更强大,增加了轮询、超时、中断、公平锁和非公平锁等高级功能。

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable {}

ReentrantLock 里面有一个内部类 SyncSync 继承 AQS(AbstractQueuedSynchronizer),添加锁和释放锁的大部分操作实际上都是在 Sync 中实现的。Sync 有公平锁 FairSync 和非公平锁 NonfairSync 两个子类。

ReentrantLock 默认使用非公平锁,也可以通过构造器来显式的指定使用公平锁。

// 传入一个 boolean 值,true 时为公平锁,false 时为非公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

从上面的内容可以看出, ReentrantLock 的底层就是由 AQS 来实现的。 

二、公平锁和非公平锁有什么区别?

  • 公平锁 : 锁被释放之后,先申请的线程先得到锁。性能较差一些,因为公平锁为了保证时间上的绝对顺序,上下文切换更频繁。
  • 非公平锁:锁被释放之后,后申请的线程可能会先获取到锁,是随机或者按照其他优先级排序的。性能更好,但可能会导致某些线程永远无法获取到锁。

三、synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别?

两者都是可重入锁

可重入锁 也叫递归锁,指的是线程可以再次获取自己的内部锁。比如一个线程获得了某个对象的锁,此时这个对象锁还没有释放,当其再次想要获取这个对象的锁的时候还是可以获取的,如果是不可重入锁的话,就会造成死锁。

JDK 提供的所有现成的 Lock 实现类,包括 synchronized 关键字锁都是可重入的。

在下面的代码中,method1()method2()都被 synchronized 关键字修饰,method1()调用了method2()

public class SynchronizedDemo {
    public synchronized void method1() {
        System.out.println("方法1");
        method2();
    }

    public synchronized void method2() {
        System.out.println("方法2");
    }
}

由于 synchronized锁是可重入的,同一个线程在调用method1() 时可以直接获得当前对象的锁,执行 method2() 的时候可以再次获取这个对象的锁,不会产生死锁问题。假如synchronized是不可重入锁的话,由于该对象的锁已被当前线程所持有且无法释放,这就导致线程在执行 method2()时获取锁失败,会出现死锁问题。

synchronized 依赖于 JVM 而 ReentrantLock 依赖于 API

synchronized 是依赖于 JVM 实现的,前面我们也讲到了 虚拟机团队在 JDK1.6 为 synchronized 关键字进行了很多优化,但是这些优化都是在虚拟机层面实现的,并没有直接暴露给我们。

ReentrantLock 是 JDK 层面实现的(也就是 API 层面,需要 lock() 和 unlock() 方法配合 try/finally 语句块来完成),所以我们可以通过查看它的源代码,来看它是如何实现的。

ReentrantLock 比 synchronized 增加了一些高级功能

相比synchronizedReentrantLock增加了一些高级功能。主要来说主要有三点:

  • 等待可中断 : ReentrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制,通过 lock.lockInterruptibly() 来实现这个机制。也就是说正在等待的线程可以选择放弃等待,改为处理其他事情。
  • 可实现公平锁 : ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。ReentrantLock默认情况是非公平的,可以通过 ReentrantLock类的ReentrantLock(boolean fair)构造方法来指定是否是公平的。
  • 可实现选择性通知(锁可以绑定多个条件): synchronized关键字与wait()notify()/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知机制。ReentrantLock类当然也可以实现,但是需要借助于Condition接口与newCondition()方法。

如果你想使用上述功能,那么选择 ReentrantLock 是一个不错的选择。

关于 Condition接口的补充:

Condition是 JDK1.5 之后才有的,它具有很好的灵活性,比如可以实现多路通知功能也就是在一个Lock对象中可以创建多个Condition实例(即对象监视器),线程对象可以注册在指定的Condition中,从而可以有选择性的进行线程通知,在调度线程上更加灵活。 在使用notify()/notifyAll()方法进行通知时,被通知的线程是由 JVM 选择的,用ReentrantLock类结合Condition实例可以实现“选择性通知” ,这个功能非常重要,而且是 Condition 接口默认提供的。而synchronized关键字就相当于整个 Lock 对象中只有一个Condition实例,所有的线程都注册在它一个身上。如果执行notifyAll()方法的话就会通知所有处于等待状态的线程,这样会造成很大的效率问题。而Condition实例的signalAll()方法,只会唤醒注册在该Condition实例中的所有等待线程。

四、可中断锁和不可中断锁有什么区别?

  • 可中断锁:获取锁的过程中可以被中断,不需要一直等到获取锁之后 才能进行其他逻辑处理。ReentrantLock 就属于是可中断锁。
  • 不可中断锁:一旦线程申请了锁,就只能等到拿到锁以后才能进行其他的逻辑处理。 synchronized 就属于是不可中断锁。

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