Java并发基石ReentrantLock：深入解读其原理与实现
来源：cloud.tencent.com 编辑：xjh 2025-04-05
一、ReentrantLock概述
ReentrantLock，也被称为“可重入锁”，是一个同步工具类，在java.util.concurrent.locks包下。这种锁的一个重要特点是，它允许一个线程多次获取同一个锁而不会产生死锁。这与synchronized关键字提供的锁定机制非常相似，但ReentrantLock提供了更高的扩展性。
二、ReentrantLock的核心特性
可重入性：ReentrantLock的一个主要特点是它的名字所表示的含义——“可重入”。简单来说，如果一个线程已经持有了某个锁，那么它可以再次调用lock()方法而不会被阻塞。这在某些需要递归锁定的场景中非常有用。锁的持有计数会在每次成功调用lock()方法时递增，并在每次unlock()方法被调用时递减。
公平性：与内置的synchronized关键字不同，ReentrantLock提供了一个公平锁的选项。公平锁会按照线程请求锁的顺序来分配锁，而不是像非公平锁那样允许线程抢占已经等待的线程的锁。公平锁可以减少“饥饿”的情况，但也可能降低一些性能。
可中断性：ReentrantLock的获取锁操作（lockInterruptibly()方法）可以被中断。这提供了另一个相对于synchronized关键字的优势，因为synchronized不支持响应中断。
条件变量：ReentrantLock类中还包含一个Condition接口的实现，该接口允许线程在某些条件下等待或唤醒。这提供了一种比使用wait()和notify()更灵活和更安全的线程通信方式。
三、ReentrantLock与synchronized
ReentrantLock与synchronized都是Java中用于多线程同步的机制，但它们在使用方式、功能和灵活性上有一些不同。
3.1 相同点
互斥性：ReentrantLock和synchronized都保证了一个时间点只有一个线程可以执行某个代码块，即它们都是互斥锁。
可重入性：两者都支持可重入性，意味着同一个线程可以多次获取同一个锁，不会产生死锁。
3.2 不同点
来源：synchronized是Java语言内建的关键字，而ReentrantLock是Java并发库java.util.concurrent.locks包中的一个类。
等待可中断性：ReentrantLock提供了一种能够响应中断的获取锁的方式（lockInterruptibly()），而synchronized是不可中断的，一旦线程没有获取到锁，就会进入阻塞状态，直到获取锁。
锁释放：ReentrantLock必须由手动释放锁（unlock()），所以使用起来需要特别小心，避免忘记释放锁导致死锁；而synchronized则是由JVM自动释放锁，当线程执行完同步代码块或方法后，JVM会自动释放线程持有的锁。
锁的申请：ReentrantLock提供了tryLock()方法，可以尝试获取锁，如果获取不到就返回false，不会一直等待；而synchronized没有这种机制，一旦获取不到锁，就会一直等待。
公平锁与非公平锁：ReentrantLock可以在构造函数中指定是公平锁还是非公平锁，而synchronized是非公平的，不保证等待时间最长的线程先获得锁。
绑定条件Condition：ReentrantLock可以与多个Condition对象绑定，以实现更细粒度的锁控制和线程间的协作；而synchronized没有这个功能，只能与整个对象绑定。
总的来说，ReentrantLock提供了比synchronized更灵活、更强大的锁机制，但使用起来也更复杂，需要更谨慎地处理锁的获取和释放。synchronized虽然功能相对简单，但在很多情况下已经足够使用，并且由于是内建关键字，使用起来也更方便。
四、使用ReentrantLock的注意事项
始终在finally块中释放锁：为了确保锁能够在所有情况下都被正确释放（包括在可能抛出异常的代码中），你应该总是在finally块中调用unlock()方法。
避免锁泄露：锁泄露是指由于某些原因（如忘记释放锁或持有锁的线程意外死亡），导致锁无法被其他线程获取。这可能导致应用程序挂起或无法正常工作。使用try-finally语句可以帮助避免这种情况。
小心使用条件变量：虽然Condition接口提供了一种灵活的线程通信方式，但如果不当使用，也可能导致死锁或活锁等问题。你应该确保在使用条件变量时始终遵循正确的模式（如在调用await()方法之前检查条件，并在修改条件之后调用signal()或signalAll()方法）。
公平性考虑：根据你的应用场景选择合适的锁公平性策略。虽然公平锁可以减少“饥饿”现象并提高可预测性，但它们也可能降低性能。另一方面，非公平锁可能会提供更好的性能，但在高竞争场景下可能导致线程“饥饿”。
性能考虑：与synchronized关键字相比，ReentrantLock在某些情况下可能提供更好的性能。但是，这也意味着你需要更小心地管理锁的获取和释放，以及处理可能出现的竞争和死锁问题。此外，过度使用锁（无论是synchronized还是ReentrantLock）都可能导致性能下降和可伸缩性问题。因此，在设计并发程序时，应该尽量使用无锁或低锁竞争的数据结构和算法。
结语
ReentrantLock 是 Java 提供的一种可重入的互斥锁，它具有与 synchronized 关键字类似的同步和锁定能力，但比 synchronized 更灵活。ReentrantLock支持中断获取锁、尝试获取锁（限时/非限时）和可轮询的获取锁等特性，适用于需要更高级锁定控制的场景。
来源：https://cloud.tencent.com/developer/article/2400380