ReentrantLock是什么

# ReentrantLock是什么

## 一、概述

`ReentrantLock`是Java并發包(`java.util.concurrent.locks`)中的一個可重入互斥鎖實現類，自JDK 1.5引入。它提供了比`synchronized`關鍵字更靈活的鎖機制，支持公平性選擇、可中斷的鎖獲取、超時鎖獲取等高級特性，是構建線程安全應用的重要工具。

## 二、核心特性

### 1. 可重入性（Reentrancy）
與`synchronized`相同，`ReentrantLock`允許同一個線程多次獲取同一把鎖。例如：
```java
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

void methodA() {
    lock.lock();
    try {
        methodB(); // 可重入調用
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

void methodB() {
    lock.lock(); // 同一線程可重復獲取鎖
    try {
        // 操作共享資源
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

2. 公平性選擇

構造時可指定是否為公平鎖：

// 公平鎖（按申請順序獲取鎖）
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true); 

// 非公平鎖（默認，吞吐量更高）
ReentrantLock unfairLock = new ReentrantLock(); 

3. 靈活的鎖控制

• 可中斷獲取鎖：lockInterruptibly()
• 超時嘗試獲取鎖：tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
• 非阻塞嘗試：tryLock()

三、與synchronized的對比

四、典型使用模式

基礎用法

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void criticalSection() {
    lock.lock(); // 阻塞直到獲取鎖
    try {
        // 臨界區代碼
    } finally {
        lock.unlock(); // 必須放在finally塊
    }
}

條件變量（Condition）

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();

void await() throws InterruptedException {
    lock.lock();
    try {
        condition.await(); // 釋放鎖并等待
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

void signal() {
    lock.lock();
    try {
        condition.signal();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

五、底層實現原理

1. AQS框架

ReentrantLock基于抽象隊列同步器（AbstractQueuedSynchronizer）實現： - 通過state變量記錄鎖狀態（0=未鎖定，>0=持有計數） - 使用CLH隊列管理等待線程

2. 非公平鎖實現

默認模式下，新請求線程會直接嘗試獲取鎖，不檢查等待隊列，提高吞吐量但可能導致線程饑餓。

3. 公平鎖實現

嚴格按照FIFO順序分配鎖，通過hasQueuedPredecessors()方法檢查是否有更早的等待線程。

六、適用場景

1. 需要細粒度鎖控制的場景
2. 需要公平鎖機制的場合
3. 需要嘗試獲取鎖或鎖超時功能
4. 需要多個條件變量的復雜同步

七、注意事項

1. 必須手動釋放鎖：忘記調用unlock()會導致死鎖
2. 避免嵌套過深：可重入特性可能掩蓋設計問題
3. 性能權衡：簡單場景優先考慮synchronized

八、總結

作為Java并發編程的核心組件之一，ReentrantLock通過靈活的API和強大的功能，為開發者提供了比內置鎖更精細的線程控制能力。理解其實現原理和適用場景，能夠幫助我們在高并發環境下做出更合理的設計選擇。 “`

（注：實際字數約900字，可根據需要調整細節部分的詳略程度）