ReentrantLock原理[编辑 | 编辑源代码]

ReentrantLock是Java并发包（`java.util.concurrent.locks`）中提供的可重入互斥锁实现，相比`synchronized`关键字，它提供了更灵活的锁控制能力，支持公平性选择、可中断的锁获取、超时机制等高级特性。

核心特性[编辑 | 编辑源代码]

可重入性：线程可以重复获取已持有的锁（通过计数器实现）
公平性选择：支持公平锁（按等待顺序获取）和非公平锁（竞争获取）
锁中断：通过`lockInterruptibly()`响应中断
条件变量：通过`Condition`实现精细化的线程通信

底层实现原理[编辑 | 编辑源代码]

同步器（AQS）基础[编辑 | 编辑源代码]

ReentrantLock基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS）框架实现，其核心是通过一个volatile整型变量`state`表示锁状态：

$s t a t e = 0$ ：锁未被占用
$s t a t e > 0$ ：锁被占用，数值表示重入次数

获取锁流程（非公平模式）[编辑 | 编辑源代码]

1. 尝试通过CAS修改state 2. 成功则设置独占线程为当前线程 3. 失败则进入AQS队列等待

释放锁流程[编辑 | 编辑源代码]

1. 减少重入计数器 2. 当state归零时：

  * 清除独占线程标记
  * 唤醒队列中的等待线程

代码示例[编辑 | 编辑源代码]

基础用法[编辑 | 编辑源代码]

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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

    public void increment() {
        lock.lock();  // 阻塞直到获取锁
        try {
            count++;
            System.out.println("Count: " + count);
        } finally {
            lock.unlock();  // 必须手动释放
        }
    }
}

模板:Tip

公平锁示例[编辑 | 编辑源代码]

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

public void accessResource() {
    fairLock.lock();
    try {
        // 临界区代码
    } finally {
        fairLock.unlock();
    }
}

与synchronized对比[编辑 | 编辑源代码]

特性	ReentrantLock	synchronized
实现方式	API级实现	JVM内置实现
锁获取方式	可非阻塞尝试（tryLock）	仅阻塞获取
公平性	可配置	非公平
条件变量	支持多个Condition	单一等待队列
锁释放	必须显式调用unlock()	自动释放

高级特性[编辑 | 编辑源代码]

锁中断[编辑 | 编辑源代码]

public void performTaskWithTimeout() throws InterruptedException {
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {  // 超时等待
        try {
            // 临界区
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    } else {
        System.out.println("获取锁超时");
    }
}

条件变量[编辑 | 编辑源代码]

class BoundedBuffer {
    final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    final Condition notFull = lock.newCondition(); 
    final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    void put(Object x) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (/* 缓冲区满 */) {
                notFull.await();  // 释放锁并等待
            }
            // 放入数据
            notEmpty.signal();  // 唤醒消费者
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}