Java ReentrantLock使用教程与原理详解

ReentrantLock作为Java中功能强大且灵活的显式可重入锁，不仅弥补了synchronized在公平性、中断响应和超时控制等方面的不足，还通过手动加锁/解锁机制赋予开发者更精细的并发调度能力——它支持公平与非公平策略选择、可中断获取、非阻塞尝试及带超时的锁等待，并天然具备同一线程多次重入的安全特性；但其威力也伴随着责任：必须严格遵循try-finally结构确保锁的可靠释放，否则极易引发死锁或资源泄漏，因此掌握其原理与最佳实践，是构建高可靠性、高性能并发程序的关键一步。

Java中，ReentrantLock 是一种可重入的互斥锁，它提供了比 synchronized 更灵活的锁机制。相比 synchronized 的隐式获取和释放，ReentrantLock 需要手动控制加锁与解锁，但带来了更高的可控性，比如支持公平锁、非阻塞尝试获取锁、中断响应等特性。

ReentrantLock 基本使用示例

以下是一个简单的多线程计数器示例，展示如何使用 ReentrantLock 保证线程安全：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count = 0;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();  // 手动加锁
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock(); // 必须在finally中释放锁
        }
    }

    public int getCount() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

说明： 使用 lock() 获取锁，unlock() 释放锁。务必把 unlock() 放在 finally 块中，防止因异常导致锁无法释放。

ReentrantLock 的可重入性

ReentrantLock 支持同一线程多次获取同一把锁，不会造成死锁，这就是“可重入”的含义。每次 lock() 会增加持有计数，对应地需要调用相同次数的 unlock() 才能真正释放锁。

public void methodA() {
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("methodA");
        methodB(); // 同一线程再次进入，不会阻塞
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

public void methodB() {
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("methodB");
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

上面代码中，同一个线程调用 methodA 后进入 methodB，依然可以成功获取锁，体现了可重入特性。

公平锁与非公平锁

ReentrantLock 构造时可指定是否为公平锁：

• new ReentrantLock()：默认为非公平锁，不保证等待时间最长的线程优先获取锁，性能较高。
• new ReentrantLock(true)：创建公平锁，按请求顺序获取锁，避免线程饥饿，但性能略低。

例如：

ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);  // 公平锁

常用方法与高级功能

ReentrantLock 提供了比 synchronized 更丰富的控制手段：

• tryLock()：尝试获取锁，立即返回 boolean，不会阻塞。
• tryLock(long timeout, TimeUnit unit)：在指定时间内尝试获取锁。
• lockInterruptibly()：可中断地获取锁，适合处理取消操作的场景。
• isHeldByCurrentThread()：判断当前线程是否持有该锁。

示例：带超时的锁获取

if (lock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        // 成功获取锁，执行操作
    } finally {
        lock.unlock();
    }
} else {
    // 获取失败，处理超时逻辑
}

ReentrantLock 与 synchronized 对比

两者都能实现线程同步，但有明显区别：

• synchronized 是 JVM 层面的内置锁，自动释放；ReentrantLock 是 API 层面的锁，需手动释放。
• ReentrantLock 支持公平锁、可中断、超时获取等功能，灵活性更高。
• synchronized 简单易用，适合大多数场景；ReentrantLock 适用于复杂并发控制需求。

基本上就这些。掌握 ReentrantLock 的使用，有助于写出更高效、可控的并发程序。注意合理使用 try-finally 结构，避免死锁或资源泄漏。

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