java ReentrantLock并发锁使用详解
一、ReentrantLock是什么
1-1、ReentrantLock和synchronized区别
1-2、ReentrantLock的使用
1-2-1、ReentrantLock同步执行，类似synchronized
1-2-2、可重入锁
1-2-3、锁中断
1-2-4、获得锁超时失败
1-2-5、公平锁
一、ReentrantLock是什么ReentrantLock是一种基于AQS框架的应用实现，是JDK中的一种线程并发访问的同步手段，它的功能类似于synchronized是一种互斥锁，可以保证线程安全。
相对于 synchronized， ReentrantLock具备如下特点：
可中断
可以设置超时时间
可以设置为公平锁
支持多个条件变量
与 synchronized 一样，都支持可重入
进入源码可以看到，其实现了公平锁和非公平锁
内部实现了加锁的操作，并且支持重入锁。不用我们再重写
解锁操作
synchronized和ReentrantLock的区别：
synchronized是JVM层次的锁实现，ReentrantLock是JDK层次的锁实现；
synchronized的锁状态是无法在代码中直接判断的，但是ReentrantLock可以通过ReentrantLock#isLocked判断；
synchronized是非公平锁，ReentrantLock是可以是公平也可以是非公平的；
synchronized是不可以被中断的，而ReentrantLock#lockInterruptibly方法是可以被中断的；
在发生异常时synchronized会自动释放锁，而ReentrantLock需要开发者在finally块中显示释放锁；
ReentrantLock获取锁的形式有多种：如立即返回是否成功的tryLock(),以及等待指定时长的获取，更加灵活；
synchronized在特定的情况下对于已经在等待的线程是后来的线程先获得锁（回顾一下sychronized的唤醒策略），而ReentrantLock对于已经在等待的线程是先来的线程先获得锁；
1-2、ReentrantLock的使用 1-2-1、ReentrantLock同步执行，类似synchronized使用ReentrantLock需要注意的是：一定要在finally中进行解锁，方式业务抛出异常，无法解锁
public class ReentrantLockDemo {
private static int sum = 0;
private static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
Thread thread = new Thread(()->{
//加锁
lock.lock();
try {
// 临界区代码
// TODO 业务逻辑：读写操作不能保证线程安全
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
sum++;
}
} finally {
// 解锁--一定要在finally中解锁，防止业务代码异常，无法释放锁
lock.unlock();
}
});
thread.start();
}
Thread.sleep(2000);
System.out.println(sum);
}
}
测试结果：
可重入锁就是 A(加锁)-->调用--->B(加锁)-->调用-->C(加锁)，从A到C即使B/C都有加锁，也可以进入
@Slf4j
public class ReentrantLockDemo2 {
public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
method1();
}
public static void method1() {
lock.lock();
try {
log.debug("execute method1");
method2();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void method2() {
lock.lock();
try {
log.debug("execute method2");
method3();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void method3() {
lock.lock();
try {
log.debug("execute method3");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
执行结果：
可以使用lockInterruptibly来进行锁中断
lockInterruptibly()方法能够中断等待获取锁的线程。当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。
public class ReentrantLockDemo3 {
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("t1启动...");
try {
lock.lockInterruptibly();
try {
log.debug("t1获得了锁");
} finally {
lock.unlock();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
log.debug("t1等锁的过程中被中断");
}
}, "t1");
lock.lock();
try {
log.debug("main线程获得了锁");
t1.start();
//先让线程t1执行
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t1.interrupt();
log.debug("线程t1执行中断");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
执行结果：
可以让线程等待指定的时间，如果还未获取锁则进行失败处理。
如下代码，首先让主线程获得锁，然后让子线程启动尝试获取锁，但是由于主线程获取锁之后，让线程等待了2秒，而子线程获得锁的超时时间只有1秒，如果未获得锁，则进行return失败处理
public class ReentrantLockDemo4 {
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("t1启动...");
//超时
try {
if (!lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
log.debug("等待 1s 后获取锁失败，返回");
return;
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
try {
log.debug("t1获得了锁");
} finally {
lock.unlock();
}
}, "t1");
lock.lock();
try {
log.debug("main线程获得了锁");
t1.start();
//先让线程t1执行
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
执行结果：
ReentrantLock 默认是不公平的
首先启动500次for循环创建500个线程，然后进行加锁操作，并同时启动了。这样这500个线程就依次排队等待加锁的处理
下面500个线程也是等待加锁操作
如果使用公平锁，下面500的线程只有等上面500个线程运行完成之后才能获得锁。
@Slf4j
public class ReentrantLockDemo5 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); //公平锁
for (int i = 0; i < 500; i++) {
new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug(Thread.currentThread().getName() + " running...");
} finally {
lock.unlock();
}
}, "t" + i).start();
}
// 1s 之后去争抢锁
Thread.sleep(1000);
for (int i = 0; i < 500; i++) {
new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
log.debug(Thread.currentThread().getName() + " running...");
} finally {
lock.unlock();
}
}, "强行插入" + i).start();
}
}
}
测试结果（后进入的线程都在等待排队）
使用非公平锁的情况下，就可以看到下面500线程有些线程就可以抢占锁了
那ReentrantLock为什么默认使用非公平锁呢？实际上就是为了提高性能，如果使用公平锁，当前锁对象释放之后，还需要去队列中获取第一个排队的线程，然后进行加锁处理。而非公平锁，可能再当前对象释放锁之后，正好有新的线程在获取锁，这样就可以直接进行加锁操作，不必再去队列中读取。
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