Java中的可重入锁与非公平锁

# 1. 简介

## 1.1 什么是锁

锁是一种同步机制，用于控制不同线程对共享资源的访问。在并发编程中，多个线程同时访问共享资源可能会导致数据不一致或者异常的情况发生。锁可以确保在同一时间只有一个线程能够访问共享资源，从而保证线程安全。

## 1.2 锁的分类及作用

根据锁的特征和应用场景，锁可以分为不同的类型，包括悲观锁、乐观锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁等。不同类型的锁适用于不同的并发控制场景，可以提供不同程度的并发性能和线程安全性。

锁的作用主要有两个方面：
- 保证线程安全：通过互斥机制，确保同一时间只有一个线程能够执行关键代码段，从而避免数据竞争和并发错误的发生。
- 提高并发性能：通过合理地使用锁，可以实现线程间的协作和资源的有效利用，提高程序的并发性能和系统的整体吞吐量。

## 1.3 可重入锁与非公平锁的概念

### 可重入锁

可重入锁是一种特殊的锁，也被称为递归锁。它允许同一线程多次获取同一个锁，避免发生死锁等问题。当一个线程已经获得了锁之后，可以继续多次获取该锁，而不会被自己所拥有的锁所阻塞。可重入锁可以避免死锁，提高代码的灵活性和可维护性。

### 非公平锁

非公平锁是一种锁获取的机制，它不保证锁的获取按照线程的请求先后顺序进行。在多个线程同时请求锁的情况下，非公平锁会有一定的不确定性，有可能会导致某些线程一直无法获取到锁，出现饥饿的情况。非公平锁相对于公平锁而言，可以提供更高的吞吐量。

接下来，我们将详细讨论可重入锁和非公平锁的原理、特点以及在Java中的应用。

# 2. 可重入锁的原理与特点

可重入锁是一种特殊的锁，它允许线程多次获取同一个锁而不会造成死锁。在可重入锁中，线程可多次获取同一个锁，并且每次获取都必须对应相同数量的释放操作。这种机制保证了锁的状态与当前线程的关联，在释放锁之前，其他线程无法获取该锁。

### 2.1 可重入锁的定义

可重入锁是指当一个线程持有锁时，能够再次获取该锁而不会造成死锁的一种锁。也就是说，当线程已经获取了某个锁之后，它可以重复获取该锁而不会被阻塞。这种机制使得线程在持有锁的情况下可以递归地调用同步方法，并且不必担心自己无法获取到已经持有的锁。

### 2.2 可重入锁的实现机制

在Java中，可重入锁的实现主要依靠一个计数器和一个线程标识。当一个线程首次获取锁时，计数器值为1，并且将当前线程标识设置为获取锁的线程。当同一个线程再次获取锁时，计数器递增，并且检查线程标识是否与当前线程一致。如果一致，则表示该线程已经持有了锁，计数器值递增；如果不一致，则表示其它线程已经获取了该锁，当前线程需要等待。

在释放锁时，计数器减少，直到为0时，锁完全释放，其他线程可以获取到该锁。

### 2.3 可重入锁的特点和优势

可重入锁具有以下特点和优势：

- 可重入性：同一个线程可多次获取同一个锁，避免了死锁的问题。
- 嵌套调用：支持递归调用同步方法，方便代码编写和调试。
- 公平性：可重入锁可以是公平的或者非公平的，这取决于具体实现的选择。
- 灵活性：可重入锁可用于各种多线程环境下的同步问题，并且可以与条件变量（Condition）等其他同步器一起使用。

总之，可重入锁是一种强大而灵活的同步工具，可以有效地处理并发环境下的同步问题。在Java中，synchronized关键字和ReentrantLock类都支持可重入锁。

# 3. 可重入锁