Java并发中ReentrantLock锁怎么用

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重入锁可以替代关键字 synchronized 。

在 jdk5.0 的早期版本中，重入锁的性能远远优于关键字 synchronized ，

但从 JDK6.0 开始， JDK 在关键字 synchronized 上做了大量的优化，使得两者的性能差距并不大。

重入锁使用 ReentrantLock 实现

1、重入锁

package com.shockang.study.java.concurrent.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockDemo implements Runnable {    public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    public static int i = 0;    @Override    public void run() {        for (int j = 0; j < 10000000; j++) {            lock.lock();            lock.lock();            try {                i++;            } finally {                lock.unlock();                lock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        ReentrantLockDemo tl = new ReentrantLockDemo();        Thread t1 = new Thread(tl);        Thread t2 = new Thread(tl);        t1.start();        t2.start();        t1.join();        t2.join();        System.out.println(i);    }}

控制台打印

20000000

说明

一个线程连续两次获得同一把锁是允许的。

如果不允许这么操作，那么同一个线程在第 2 次获得锁时，将会和自己产生死锁。

程序就会“卡死”在第 2 次申请锁的过程中。

但需要注意的是，如果同一个线程多次获得锁，那么在释放锁的时候，也必须释放相同次数。

如果释放锁的次数多了，那么会得到一个 java.lang.IllegalMonitorStateException 异常，反之，如果释放锁的次数少了，那么相当于线程还持有这个锁，因此，其他线程也无法进入临界区。

2、中断响应

对于关键字 synchronized 来说，如果一个线程在等待锁，那么结果只有两种情况，要么它获得这把锁继续执行，要么它就保持等待。

而使用重入锁，则提供另外一种可能，那就是线程可以被中断。

也就是在等待锁的过程中，程序可以根据需要取消对锁的请求。

有些时候，这么做是非常有必要的。

比如，你和朋友约好一起去打球，如果你等了半个小时朋友还没有到，你突然接到一个电话，说由于突发情况，朋友不能如约前来了，那么你一定扫兴地打道回府了。

中断正是提供了一套类似的机制。

如果一个线程正在等待锁，那么它依然可以收到一个通知，被告知无须等待，可以停止工作了。

这种情况对于处理死锁是有一定帮助的。

下面的代码产生了一个死锁，但得益于锁中断，我们可以很轻易地解决这个死锁。

package com.shockang.study.java.concurrent.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class IntLock implements Runnable {    public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();    public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();    int lock;        public IntLock(int lock) {        this.lock = lock;    }    @Override    public void run() {        try {            if (lock == 1) {                lock1.lockInterruptibly();                try {                    Thread.sleep(500);                } catch (InterruptedException e) {                }                lock2.lockInterruptibly();            } else {                lock2.lockInterruptibly();                try {                    Thread.sleep(500);                } catch (InterruptedException e) {                }                lock1.lockInterruptibly();            }        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            if (lock1.isHeldByCurrentThread())                lock1.unlock();            if (lock2.isHeldByCurrentThread())                lock2.unlock();            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":线程退出");        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        IntLock r1 = new IntLock(1);        IntLock r2 = new IntLock(2);        Thread t1 = new Thread(r1);        Thread t2 = new Thread(r2);        t1.start();        t2.start();        Thread.sleep(1000);        //中断其中一个线程        t2.interrupt();    }}

控制台输出

java.lang.InterruptedException

at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:898)

at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1222)

at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)

at com.shockang.study.java.concurrent.lock.IntLock.run(IntLock.java:35)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

线程退出

线程退出

说明

线程 t1 和 t2 启动后， t1 先占用 lock1 ，再占用 lock2。

t2 先占用 lock2 ，再请求 lock1。

因此，很容易形成 t1 和 t2 之间的相互等待。

在这里，对锁的请求，统一使用 lockInterruptibly() 方法。

这是一个可以对中断进行响应的锁申请动作，即在等待锁的过程中，可以响应中断。

在代码第 56 行，主线程 main 处于休眠状态，此时，这两个线程处于死锁的状态。

在代码第 58 行，由于 t2 线程被中断，故 t2 会放弃对 lock1 的申请，同时释放已获得的 lock2 。

这个操作导致 t1 线程可以顺利得到 lock2 而继续执行下去。

3、锁申请等待限时

除了等待外部通知之外，要避免死锁还有另外一种方法，那就是限时等待。

依然以约朋友打球为例，如果朋友退退不来，又无法联系到他，那么在等待 1 到 2 个小时后，我想大部分人都会扫兴离去。

对线程来说也是这样。

通常，我们无法判断为什么一个线程退迟拿不到锁。

也许是因为死锁了，也许是因为产生了饥饿。

如果给定一个等待时间，让线程自动放弃，那么对系统来说是有意义的。

我们可以使用 tryLock() 方法进行一次限时的等待。

tryLock(long, TimeUnit)

下面这段代码展示了限时等待锁的使用。

package com.shockang.study.java.concurrent.lock;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class TimeLock implements Runnable {    public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    @Override    public void run() {        try {            if (lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)) {                Thread.sleep(6000);            } else {                System.out.println("get lock failed");            }        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public static void main(String[] args) {        TimeLock tl = new TimeLock();        Thread t1 = new Thread(tl);        Thread t2 = new Thread(tl);        t1.start();        t2.start();    }}

控制台打印

get lock failed
Exception in thread "Thread-1" java.lang.IllegalMonitorStateException
at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.unlock(ReentrantLock.java:457)
at com.shockang.study.java.concurrent.lock.TimeLock.run(TimeLock.java:20)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

说明

在这里， tryLock() 方法接收两个参数，一个表示等待时长，另外一个表示计时单位。

这里的单位设置为秒，时长为 5 ，表示线程在这个锁请求中最多等待 5 秒。

如果超过 5 秒还没有得到锁，就会返回 false 。

如果成功获得锁，则返回 true 。

在本例中，由于占用锁的线程会持有锁长达 6 秒，故另一个线程无法在 5 秒的等待时间内获得锁，因此请求锁会失败。

tryLock()

ReentrantLock.tryLock() 方法也可以不带参数直接运行。

在这种情况下，当前线程会尝试获得锁，如果锁并未被其他线程占用，则申请锁会成功，并立即返回 true 。

如果锁被其他线程占用，则当前线程不会进行等待，而是立即返回 false 。

这种模式不会引起线程等待，因此也不会产生死锁。

package com.shockang.study.java.concurrent.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class TryLock implements Runnable {    public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();    public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();    int lock;    public TryLock(int lock) {        this.lock = lock;    }    @Override    public void run() {        if (lock == 1) {            while (true) {                if (lock1.tryLock()) {                    try {                        try {                            Thread.sleep(500);                        } catch (InterruptedException e) {                        }                        if (lock2.tryLock()) {                            try {                                System.out.println(Thread.currentThread()                                        .getId() + ":My Job done");                                return;                            } finally {                                lock2.unlock();                            }                        }                    } finally {                        lock1.unlock();                    }                }            }        } else {            while (true) {                if (lock2.tryLock()) {                    try {                        try {                            Thread.sleep(500);                        } catch (InterruptedException e) {                        }                        if (lock1.tryLock()) {                            try {                                System.out.println(Thread.currentThread()                                        .getId() + ":My Job done");                                return;                            } finally {                                lock1.unlock();                            }                        }                    } finally {                        lock2.unlock();                    }                }            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        TryLock r1 = new TryLock(1);        TryLock r2 = new TryLock(2);        Thread t1 = new Thread(r1);        Thread t2 = new Thread(r2);        t1.start();        t2.start();    }}

控制台输出

My Job done
12:My Job done

说明

上述代码采用了非常容易死锁的加锁顺序。

也就是先让 t1 获得 lock1 ，再让 2 获得 lock2 ，接着做反向请求，让 t1 申请 lock2 ， t2 申请 lock1 。

在一般情况下，这会导致 t1 和 2 相互等待。

待，从而引起死锁。

但是使用 tryLock() 方法后，这种情况就大大改善了。

由于线程不会傻傻地等待，而是不停地尝试，因此，只要执行足够长的时间，线程总是会得到所有需要的资源，从而正常执行(这里以线程同时获得 lock1 和 lock2 两把锁，作为其可以正常执行的条件)。

在同时获得 lock1 和 lock2 后，线程就打印出标志着任务完成的信息“ My Job done”。

4、公平锁

在大多数情况下，锁的申请都是非公平的。

也就是说，线程 1 首先请求了锁 A ，接着线程 2 也请求了锁 A 。

那么当锁 A 可用时，是线程 1 可以获得锁还是线程 2 可以获得锁呢？

这是不一定的，系统只是会从这个锁的等待队列中随机挑选一个。

因此不能保证其公平性。

这就好比买票不排队，大家都围在售票窗口前，售票员忙得焦头烂额，也顾不及谁先谁后，随便找个人出票就完事了。

而公平的锁，则不是这样，它会按照时间的先后顺序，保证先到者先得，后到者后得。

公平锁的一大特点是:它不会产生饥饿现象。

关于线程饥饿请参考我的博客——死锁、活锁和饥饿是什么意思？

只要你排队，最终还是可以等到资源的。

如果我们使用 synchronized 关键字进行锁控制，那么产生的锁就是非公平的。

而重入锁允许我们对其公平性进行设置。

它的构造函数如下：

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

当参数 fair 为 true 时，表示锁是公平的。

公平锁看起来很优美，但是要实现公平锁必然要求系统维护一个有序队列，因此公平锁的实现成本比较高，性能却非常低下，因此，在默认情况下，锁是非公平的。

如果没有特别的需求，则不需要使用公平锁。

公平锁和非公平锁在线程调度表现上也是非常不一样的。

下面的代码可以很好地突出公平锁的特点。

package com.shockang.study.java.concurrent.lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class FairLock implements Runnable {    public static ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);    @Override    public void run() {        while (true) {            try {                fairLock.lock();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得锁");            } finally {                fairLock.unlock();            }        }    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        FairLock r1 = new FairLock();        Thread t1 = new Thread(r1, "Thread_t1");        Thread t2 = new Thread(r1, "Thread_t2");        t1.start();        t2.start();    }}

控制台输出

获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t1 获得锁

Thread_t1 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t2 获得锁

Thread_t1 获得锁

Thread_t1 获得锁

# 省略

说明

由于代码会产生大量输出，这里只截取部分进行说明。

在这个输出中，很明显可以看到，两个线程基本上是交替获得锁的，几乎不会发生同一个线程连续多次获得锁的可能，从而保证了公平性。

如果设置了 false，则会根据系统的调度，一个线程会倾向于再次获取已经持有的锁，这种分配方式是高效的，但是无公平性可言。

源码（JDK8）

public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable

感谢各位的阅读，以上就是“Java并发中ReentrantLock锁怎么用”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对Java并发中ReentrantLock锁怎么用这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是编程网，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！