重入锁：ReentrantLock 详解

Bertha 。 2021-06-24 16:00 576阅读 0赞

在JDK5.0版本之前，重入锁的性能远远好于**synchronized**关键字，JDK6.0版本之后**synchronized **得到了大量的优化，二者性能也不分伯仲，但是重入锁是可以完全替代**synchronized**关键字的。除此之外，重入锁又自带一系列高逼格**UBFF**：可中断响应、锁申请等待限时、公平锁。另外可以结合**Condition**来使用，使其更是逼格满满。

**先来盘花生米：**

package somhu;
    
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class ReentrantLockTest implements Runnable{
        public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        public static int i = 0;
    
        @Override
        public void run() {
            for (int j = 0; j < 10000; j++) {
                lock.lock();  // 看这里就可以
                //lock.lock(); ①
                try {
                    i++;
                } finally {
                    lock.unlock(); // 看这里就可以
                    //lock.unlock();②
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ReentrantLockTest test = new ReentrantLockTest();
            Thread t1 = new Thread(test);
            Thread t2 = new Thread(test);
            t1.start();t2.start();
            t1.join(); t2.join(); // main线程会等待t1和t2都运行完再执行以后的流程
            System.err.println(i);
        }
    }

从上可以看出，使用重入锁进行加锁是一种显式操作，通过何时加锁与释放锁使重入锁对逻辑控制的灵活性远远大于synchronized关键字。同时，需要注意，有加锁就必须有释放锁，而且加锁与释放锁的分数要相同，这里就引出了“重”字的概念，如上边代码演示，放开①、②处的注释，与原来效果一致。

**硬菜来了：**

**1、中断响应**

对于synchronized块来说，要么获取到锁执行，要么持续等待。而重入锁的中断响应功能就合理地避免了这样的情况。比如，一个正在等待获取锁的线程被“告知”无须继续等待下去，就可以停止工作了。直接上代码，来演示使用重入锁如何解决死锁：

package somhu;
    
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class KillDeadlock implements Runnable{
        public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
        public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
        int lock;
    
        public KillDeadlock(int lock) {
            this.lock = lock;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                if (lock == 1) {
                    lock1.lockInterruptibly();  // 以可以响应中断的方式加锁
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {}
                    lock2.lockInterruptibly();
                } else {
                    lock2.lockInterruptibly();  // 以可以响应中断的方式加锁
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {}
                    lock1.lockInterruptibly();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (lock1.isHeldByCurrentThread()) lock1.unlock();  // 注意判断方式
                if (lock2.isHeldByCurrentThread()) lock2.unlock();
                System.err.println(Thread.currentThread().getId() + "退出！");
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            KillDeadlock deadLock1 = new KillDeadlock(1);
            KillDeadlock deadLock2 = new KillDeadlock(2);
            Thread t1 = new Thread(deadLock1);
            Thread t2 = new Thread(deadLock2);
            t1.start();t2.start();
            Thread.sleep(1000);
            t2.interrupt(); // ③
        }
    }

t1、t2线程开始运行时，会分别持有lock1和lock2而请求lock2和lock1，这样就发生了死锁。但是，在③处给t2线程状态标记为中断后，持有重入锁lock2的线程t2会响应中断，并不再继续等待lock1，同时释放了其原本持有的lock2，这样t1获取到了lock2，正常执行完成。t2也会退出，但只是释放了资源并没有完成工作。

**2、锁申请等待限时**

可以使用 tryLock()或者tryLock(long timeout, TimeUtil unit) 方法进行一次限时的锁等待。

前者不带参数，这时线程尝试获取锁，如果获取到锁则继续执行，如果锁被其他线程持有，则立即返回 false ，也就是不会使当前线程等待，所以不会产生死锁。   
后者带有参数，表示在指定时长内获取到锁则继续执行，如果等待指定时长后还没有获取到锁则返回false。

上代码：

package somhu;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class TryLockTest implements Runnable{
        public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) { // 等待1秒
                    Thread.sleep(2000);  //休眠2秒
                } else {
                    System.err.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁失败！");
                }
            } catch (Exception e) {
                if (lock.isHeldByCurrentThread()) lock.unlock();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            TryLockTest test = new TryLockTest();
            Thread t1 = new Thread(test); t1.setName("线程1");
            Thread t2 = new Thread(test); t1.setName("线程2");
            t1.start();t2.start();
        }
    }
    /**
     * 运行结果:
     * 线程2获取锁失败！
     */

上述示例中，t1先获取到锁，并休眠2秒，这时t2开始等待，等待1秒后依然没有获取到锁，就不再继续等待，符合预期结果。

**3、公平锁**

所谓公平锁，就是按照时间先后顺序，使先等待的线程先得到锁，而且，公平锁不会产生饥饿锁，也就是只要排队等待，最终能等待到获取锁的机会。使用重入锁（默认是非公平锁）创建公平锁：

public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

上代码：

package somhu;
    
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class FairLockTest implements Runnable{
        public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    lock.lock();
                    System.err.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到了锁！");
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            FairLockTest test = new FairLockTest();
            Thread t1 = new Thread(test, "线程1");
            Thread t2 = new Thread(test, "线程2");
            t1.start();t2.start();
        }
    }
    /**
     * 运行结果:
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * 线程1获取到了锁！
     * 线程2获取到了锁！
     * ......（上边是截取的一段）
     */

可以发现，t1和t2交替获取到锁。如果是非公平锁，会发生t1运行了许多遍后t2才开始运行的情况。

**ReentrantLock 配合 Conditond 使用**

配合关键字synchronized使用的方法如：await()、notify()、notifyAll()，同样配合ReentrantLock 使用的Conditon提供了以下方法：

public interface Condition {
        void await() throws InterruptedException; // 类似于Object.wait()
        void awaitUninterruptibly(); // 与await()相同，但不会再等待过程中响应中断
        long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
        boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
        boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
        void signal(); // 类似于Obejct.notify()
        void signalAll();
    }

ReentrantLock 实现了Lock接口，可以通过该接口提供的newCondition()方法创建Condition对象：

public interface Lock {
        void lock();
        void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
        boolean tryLock();
        boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
        void unlock();
        Condition newCondition();
    }

上代码：

package somhu;
    
    import java.util.concurrent.locks.Condition;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class ReentrantLockWithConditon implements Runnable{
        public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
        public static Condition condition = lock.newCondition();
    
        @Override
        public void run() {
            lock.newCondition();
            try {
                lock.lock();
                System.err.println(Thread.currentThread().getName() + "-线程开始等待...");
                condition.await();
                System.err.println(Thread.currentThread().getName() + "-线程继续进行了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ReentrantLockWithConditon test = new ReentrantLockWithConditon();
            Thread t = new Thread(test, "线程ABC");
            t.start();
            Thread.sleep(1000);
            System.err.println("过了1秒后...");
            lock.lock();
            condition.signal(); // 调用该方法前需要获取到创建该对象的锁否则会产生
                                // java.lang.IllegalMonitorStateException异常
            lock.unlock();
        }
    }

好了，到这里重入锁ReentrantLock的基本使用方法就介绍完成了！