ReentrantLock 中的 4 个坑！

布满荆棘的人生 2023-10-03 13:38 3阅读 0赞

![1313b8891e441906ee6cf7be0ba53b11.png][]

作者 | 王磊

来源 | Java中文社群（ID：javacn666）

转载请联系授权（微信ID：GG\_Stone）

JDK 1.5 之前 synchronized 的性能是比较低的，但在 JDK 1.5 中，官方推出一个重量级功能 Lock，一举改变了 Java 中锁的格局。JDK 1.5 之前当我们谈到锁时，只能使用内置锁 synchronized，但如今我们锁的实现又多了一种显式锁 Lock。

前面的文章我们已经介绍了 synchronized，详见以下列表：

[《synchronized 加锁 this 和 class 的区别！》][synchronized _ this _ class]

[《synchronized 优化手段之锁膨胀机制！》][synchronized]

[《synchronized 中的 4 个优化，你知道几个？》][synchronized _ 4]

所以本文咱们重点来看 Lock。

### Lock 简介 ###

Lock 是一个顶级接口，它的所有方法如下图所示：

![1fc68d7b7e54b35d75d36a725cf349b7.png][]

它的子类列表如下：

![9a4a86a5b6d17564d54f0177b6d4e10f.png][]

**我们通常会使用 ReentrantLock 来定义其实例**，它们之间的关联如下图所示：

![ad789eddd4466a16cc67e5d1e2487f25.png][]

> “
> 
> PS：Sync 是同步锁的意思，FairSync 是公平锁，NonfairSync 是非公平锁。

### ReentrantLock 使用 ###

学习任何一项技能都是先从使用开始的，所以我们也不例外，咱们先来看下 ReentrantLock 的基础使用：

public class LockExample {
        // 创建锁对象
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        public void method() {
            // 加锁操作
            lock.lock();
            try {
                // 业务代码......
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }

ReentrantLock 在创建之后，有两个关键性的操作：

*  加锁操作：lock()
 *  释放锁操作：unlock()

### ReentrantLock 中的坑 ###

#### 1.ReentrantLock 默认为非公平锁 ####

很多人会认为（尤其是新手朋友），ReentrantLock 默认的实现是公平锁，其实并非如此，ReentrantLock 默认情况下为非公平锁（这主要是出于性能方面的考虑），比如下面这段代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class LockExample {
        // 创建锁对象
        private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        public static void main(String[] args) {
            // 定义线程任务
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    // 加锁
                    lock.lock();
                    try {
                        // 打印执行线程的名字
                        System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName());
                    } finally {
                        // 释放锁
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
            // 创建多个线程
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(runnable).start();
            }
        }
    }

以上程序的执行结果如下：

![1ccfef5d1ce3af31b3760beadae0d1e2.png][]

从上述执行的结果可以看出，ReentrantLock 默认情况下为非公平锁。因为线程的名称是根据创建的先后顺序递增的，所以如果是公平锁，那么线程的执行应该是有序递增的，但从上述的结果可以看出，线程的执行和打印是无序的，这说明 ReentrantLock 默认情况下为非公平锁。

想要将 ReentrantLock 设置为公平锁也很简单，只需要在创建 ReentrantLock 时，设置一个 true 的构造参数就可以了，如下代码所示：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class LockExample {
        // 创建锁对象(公平锁)
        private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    
        public static void main(String[] args) {
            // 定义线程任务
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    // 加锁
                    lock.lock();
                    try {
                        // 打印执行线程的名字
                        System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName());
                    } finally {
                        // 释放锁
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
            // 创建多个线程
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(runnable).start();
            }
        }
    }

以上程序的执行结果如下：

![9fd1eff6567d3506f2618825bbd92a3d.png][]

从上述结果可以看出，当我们显式的给 ReentrantLock 设置了 true 的构造参数之后，ReentrantLock 就变成了公平锁，线程获取锁的顺序也变成有序的了。

其实从 ReentrantLock 的源码我们也可以看出它究竟是公平锁还是非公平锁，ReentrantLock 部分源码实现如下：

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

从上述源码中可以看出，默认情况下 ReentrantLock 会创建一个非公平锁，如果在创建时显式的设置构造参数的值为 true 时，它就会创建一个公平锁。

#### 2.在 finally 中释放锁 ####

**使用 ReentrantLock 时一定要记得释放锁，否则就会导致该锁一直被占用，其他使用该锁的线程则会永久的等待下去**，所以我们在使用 ReentrantLock 时，一定要在 finally 中释放锁，这样就可以保证锁一定会被释放。

##### 反例 #####

以上程序的执行结果如下：

![f96a1f985b64489e8f97a1c984ee4af6.png][]

从上述结果可以看出，当出现异常时锁未被正常释放，这样就会导致其他使用该锁的线程永久的处于等待状态。

##### 正例 #####

以上程序的执行结果如下：

![a97a69dc691f4854a3ef10eaea79c0a7.png][]

从上述结果可以看出，虽然方法中出现了异常情况，但并不影响 ReentrantLock 锁的释放操作，这样其他使用此锁的线程就可以正常获取并运行了。

#### 3.锁不能被释放多次 ####

lock 操作的次数和 unlock 操作的次数必须一一对应，且不能出现一个锁被释放多次的情况，因为这样就会导致程序报错。

##### 反例 #####

一次 lock 对应了两次 unlock 操作，导致程序报错并终止执行，示例代码如下：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class LockExample {
        // 创建锁对象
        private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        public static void main(String[] args) {
            // 加锁操作
            lock.lock();
            
            // 第一次释放锁
            try {
                System.out.println("执行业务 1~");
                // 业务代码 1......
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
                System.out.println("锁释锁");
            }
    
            // 第二次释放锁
            try {
                System.out.println("执行业务 2~");
                // 业务代码 2......
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
                System.out.println("锁释锁");
            }
            // 最后的打印操作
            System.out.println("程序执行完成.");
        }
    }

以上程序的执行结果如下：

![c07be99a4ea45b744b9ed3bb4e3efe0a.png][]

从上述结果可以看出，执行第 2 个 unlock 时，程序报错并终止执行了，导致异常之后的代码都未正常执行。

#### 4.lock 不要放在 try 代码内 ####

在使用 ReentrantLock 时，需要注意不要将加锁操作放在 try 代码中，这样会导致未加锁成功就执行了释放锁的操作，从而导致程序执行异常。

##### 反例 #####

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class LockExample {
        // 创建锁对象
        private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                // 此处异常
                int num = 1 / 0;
                // 加锁操作
                lock.lock();
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
                System.out.println("锁释锁");
            }
            System.out.println("程序执行完成.");
        }
    }

以上程序的执行结果如下：

![0093a477d588cb053395b8154b30be4e.png][]

从上述结果可以看出，如果将加锁操作放在 try 代码中，可能会导致两个问题：

1.  未加锁成功就执行了释放锁的操作，从而导致了新的异常；
2.  释放锁的异常会覆盖程序原有的异常，从而增加了排查问题的难度。

### 总结 ###

本文介绍了 Java 中的显式锁 Lock 及其子类 ReentrantLock 的使用和注意事项，Lock 在 Java 中占据了锁的半壁江山，但在使用时却要注意 4 个问题：

1.  默认情况下 ReentrantLock 为非公平锁而非公平锁；
2.  加锁次数和释放锁次数一定要保持一致，否则会导致线程阻塞或程序异常；
3.  加锁操作一定要放在 try 代码之前，这样可以避免未加锁成功又释放锁的异常；
4.  释放锁一定要放在 finally 中，否则会导致线程阻塞。

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[1._3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf830cccb80a1a69c0b37109082b541b5ed1df80943b9ec50a6a663393a8fc7a7a1d033979&idx=1&mid=2247495220&scene=21&sn=c81f58dad1b384181bf2e5af6cf12440#wechat_redirect
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[4.]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcc6b10ccbbe206ada073cab9642fe0bb1af451c2890d01b49d58ed2a68c4a4cbe36489dbdf&idx=1&mid=2247484968&scene=21&sn=effbab986e8e26a3150535aea3cf66f9#wechat_redirect
[5._sleep_wait]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcc62b2ccbbeba43cdaa4e95a8263ac7bd9dc42bf75b9060ff0354e724e0bc2215dda232b10&idx=1&mid=2247487370&scene=21&sn=90c0bd01fd490b680eae9b60515e5e5f#wechat_redirect
[6.]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcc7d29ccbbf43f470d3aa206d7bf01d5bb0bd54d94a17a94c71a0fad8064afcedcbe61bca5&idx=1&mid=2247487505&scene=21&sn=483f5064f311704ae58eced059142235#wechat_redirect
[7._wait_notify]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf8f61ccb8067790023944dc632aff9869dbdaeac014aa0e94f7f42df00db68238f29f4f53&idx=1&mid=2247492185&scene=21&sn=28b89032d2c1cb50bcb2b0feaeadc7c0#wechat_redirect
[8.Semaphore]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf8325ccb80a332977b10d31ff0ea07be3fb91c7f4cb696605c38d5ac4258167c46bbf62e3&idx=1&mid=2247495197&scene=21&sn=12b9e794ea7f425cd50b2b79cf0aa80b#wechat_redirect
[9.CountDownLatch]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf801eccb809081aeca421d114ad688a9eb982b43ec26c17e56978431725a6ea7aeae66908&idx=1&mid=2247494950&scene=21&sn=c748fcc97cad2dce60b73ef8722c7bae#wechat_redirect
[10.CyclicBarrier]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf80abccb809bd3bf7f69ecb785db9fcd296aa49ed27ea378a5d6a9f2a7aa46931b762f8f4&idx=1&mid=2247495059&scene=21&sn=ba5f236b755897ec5a2de37f3977aa50#wechat_redirect
[11.Java]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf835eccb80a48d244250ca7d6725de2a72091602994e402b97b51e5f4b63f8ecbf2c60f99&idx=1&mid=2247495270&scene=21&sn=33c3316028dd1cb8883e63da328fdbd4#wechat_redirect
[12.ThreadLocal]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf8205ccb80b137afe1b71787cd9b5484c9a0afcd5f22a9c47f1fe72cba879dd5bb23d7384&idx=1&mid=2247495485&scene=21&sn=d09a6c32f61699c54c860fd5879ae14b#wechat_redirect
[13.ThreadLocal]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf82d5ccb80bc383e9a2683e43ee9a1465675605b8e462e8737a9fcbfcbae42c5942c06e84&idx=1&mid=2247495661&scene=21&sn=fe02ab94e2522dcbf3eb6be0b6339caa#wechat_redirect
[14.SimpleDateFormat_5]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NTkwODE4Mw%3D%3D&chksm=fbcf8244ccb80b528eef4147f9f639675e29e481426833780d1ed525d56a74c4228c1a952ef9&idx=1&mid=2247495548&scene=21&sn=68f3b875ea8d9476cebb9a9936feb86d#wechat_redirect