ReentrantLock提供比synchronized更灵活的线程同步控制，支持手动加锁释放、尝试获取锁、定时等待、可中断及公平锁机制，并可通过Condition实现多条件等待通知，适用于复杂并发场景。
Java中的ReentrantLock是java.util.concurrent.locks包下的一个可重入互斥锁，相比synchronized关键字，它提供了更灵活的线程同步控制方式。通过手动加锁和释放锁，开发者可以实现更复杂的同步逻辑，比如尝试获取锁、定时等待锁、可中断锁等。下面详细介绍如何在实际开发中使用ReentrantLock进行线程同步。
ReentrantLock的基本用法
使用ReentrantLock的第一步是创建其实例。通常建议将锁声明为private final字段，以确保线程安全和不可变性。
基本操作流程如下：
- 创建ReentrantLock对象
- 在访问临界区前调用lock()方法加锁
- 执行需要同步的代码
- 在finally块中调用unlock()方法释放锁
示例如下：
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import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Counter {
private int count = 0;
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock(); // 获取锁
try {
count++;
} finally {
lock.unlock(); // 释放锁
}
}
public int getCount() {
lock.lock();
try {
return count;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
注意：unlock()必须放在finally块中，确保即使发生异常也能释放锁，避免死锁。
带超时的锁获取（tryLock）
ReentrantLock支持非阻塞或限时等待获取锁，这在避免死锁或提升响应性方面非常有用。
tryLock()方法有两种形式：
- tryLock()：立即返回，成功获取锁返回true，否则返回false
- tryLock(long timeout, TimeUnit unit)：在指定时间内尝试获取锁，期间可被中断
示例：限制等待锁的时间
public boolean timedIncrement() {
boolean acquired = false;
try {
acquired = lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);
if (acquired) {
count++;
return true;
} else {
System.out.println("未能在1秒内获取锁");
return false;
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
return false;
} finally {
if (acquired) {
lock.unlock();
}
}
}
这种方式适合对响应时间敏感的场景，比如高并发服务接口。
公平锁与非公平锁
ReentrantLock支持构造公平锁。默认情况下是非公平锁，即线程抢占式获取锁，效率高但可能造成某些线程长期等待。
如果希望线程按请求顺序获取锁，可在构造时传入true：
private final ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true); // 公平锁
公平锁能减少线程饥饿问题，但性能开销略大，因为需要维护等待队列。应根据实际场景权衡选择。
结合Condition实现等待/通知机制
ReentrantLock配合Condition接口可替代Object的wait/notify机制，实现更精细的线程通信。
Condition允许创建多个等待条件，每个Condition对应一个等待队列。
示例：生产者-消费者模型
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class BoundedQueue<T> {
private final Queue<T> queue = new LinkedList<>();
private final int maxSize;
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = lock.newCondition();
private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
public BoundedQueue(int size) {
this.maxSize = size;
}
public void put(T item) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == maxSize) {
notFull.await(); // 等待队列不满
}
queue.offer(item);
notEmpty.signal(); // 通知消费者
} finally {
lock.unlock();
}
}
public T take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (queue.isEmpty()) {
notEmpty.await(); // 等待队列不空
}
T item = queue.poll();
notFull.signal(); // 通知生产者
return item;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
使用Condition的好处是可以针对不同条件独立等待和唤醒，比synchronized更灵活。
基本上就这些。ReentrantLock提供了比synchronized更强大的功能，但也要求开发者更加小心地管理锁的获取与释放。只要遵循“加锁后务必释放”的原则，并合理利用tryLock和Condition，就能写出高效且安全的并发程序。
