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ReentrantLock 用法与源码剖析笔记

📒 ReentrantLock 用法与源码剖析笔记


🚀 一、ReentrantLock 核心特性
  • 🔄 可重入性:同一线程可重复获取锁(最大递归次数为 Integer.MAX_VALUE
  • 🔧 公平性:支持公平锁(按等待顺序获取)和非公平锁(默认,允许插队)
  • 超时机制tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
  • 🚫 可中断lockInterruptibly() 允许响应中断
  • 🔗 条件变量Condition 实现精准线程唤醒(对比 Object.wait/notify

🛠️ 二、基础用法模板
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 非公平锁(默认) vs 公平锁(new ReentrantLock(true))lock.lock();  // 📌 阻塞获取锁
try {// 临界区代码
} finally {lock.unlock();  // ⚠️ 必须放在 finally 块!
}// 高级用法示例
if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {  // ⏳ 带超时尝试try {// ...} finally {lock.unlock();}
}

🔍 三、源码架构分析

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  1. Sync 同步器(继承 AQS)

    • NonfairSync(非公平锁实现)
    • FairSync(公平锁实现)
  2. AQS 核心机制

    • state 字段:锁状态计数器(0=未锁定,>0=锁定次数)
    • CLH 队列:线程等待队列(双向链表实现)

⚙️ 四、关键方法源码解析
🔑 1. lock() 方法对比
// 非公平锁实现
final void lock() {if (compareAndSetState(0, 1))  // 🚀 直接尝试插队setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());elseacquire(1);
}// 公平锁实现
final void lock() {acquire(1);  // ⚖️ 必须排队
}// AQS 核心方法
public final void acquire(int arg) {if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();
}
🔄 2. tryAcquire 差异
// 非公平锁 tryAcquire
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {return nonfairTryAcquire(acquires);  // 🎲 允许插队
}// 公平锁 tryAcquire
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {if (getQueueLength() > 0 && getExclusiveOwnerThread() != Thread.currentThread()) {return false;  // 🚧 队列有等待线程时禁止获取}// ...后续与非公平锁相同
}

💡 五、设计亮点与注意事项
  • 性能取舍:非公平锁吞吐量更高(减少线程切换),但可能产生线程饥饿
  • 锁释放必须:unlock() 必须执行(建议用 try-finally 包裹)
  • 🧵 Condition 高级用法:实现多条件等待(典型应用:生产者-消费者模型)
  • ⚠️ 避免死锁:加锁顺序要一致,超时机制可作为兜底

📊 六、与 synchronized 对比
特性ReentrantLocksynchronized
实现机制API 层面JVM 内置
锁释放必须显式 unlock()自动释放
公平性可配置非公平
中断响应支持不支持
条件变量多 Condition单 Object monitor
性能高竞争时更优优化后差距缩小

🌟 七、最佳实践建议
  • 🆚 优先选择:需要高级功能时用 ReentrantLock,简单场景用 synchronized
  • 🧪 锁测试:用 ThreadMXBean 检测死锁
  • 📏 锁粒度:尽量缩小锁作用域
  • 🧮 性能监控:关注 getQueueLength() 等统计方法

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