深入理解ReentrantLock的实现原理与公平锁策略

ReentrantLock 是 Java 中一种高级的互斥锁，它提供了与 synchronized 关键字类似的同步机制，但更灵活且可控制。ReentrantLock 的实现原理主要基于 Java 核心库中的 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 框架，AQS 是一个低级别的、不可中断的锁服务，它为其他同步组件提供了一种标准化的接口。 ReentrantLock 的特性使其能够支持重入（Recursive locking），这意味着一个线程在已经持有锁的情况下，可以再次获取同一把锁，而不会导致死锁或阻塞。这种特性对于需要频繁获取和释放锁的场景非常有用，比如递归调用或者循环内的锁操作。 ReentrantLock 提供了两种类型的锁：公平锁（Fair Lock）和非公平锁。公平锁的名称来源于它按照线程申请锁的顺序进行处理，先来的线程优先获得锁；而非公平锁则倾向于尽快分配锁给当前请求者，即使这可能导致后来的线程等待。默认情况下，ReentrantLock 使用非公平锁，因为它通常具有更高的性能，表现为更快的锁获取速度和更高的系统吞吐量。然而，公平锁在某些需要确保线程间公平性的场景下更为适用。 获取 ReentrantLock 的过程通常是线程安全的，通过调用 lock() 方法执行。对于公平锁，这个过程会通过 AQS 的 acquire() 方法实现，其中包括 tryAcquire() 和 acquireQueued() 两个步骤。tryAcquire() 方法尝试获取锁，如果成功则返回 true，否则进入队列等待。在公平模式下，等待线程会按照它们进入队列的先后顺序依次获取锁。 总结来说，ReentrantLock 通过 AQS 抽象了锁的底层实现，提供了重入、公平/非公平选择以及线程安全的锁获取方式。这对于需要灵活控制并发访问的开发者来说，是一种强大的工具，有助于优化程序性能和避免潜在的并发问题。同时，理解其内部原理对于深入学习并发编程和优化 Java 应用程序至关重要。