Java锁机制浅析：到底什么情况下该用ReentrantLock？(Java锁机制详解：何时选择ReentrantLock最佳实践？)

一、引言

在多线程编程中，锁机制是确保线程平安的关键技术。Java提供了多种锁机制，如synchronized关键字、ReentrantLock等。本文将重点探讨ReentrantLock的使用场景和最佳实践，帮助开发者更好地懂得和运用这一锁机制。

二、ReentrantLock简介

ReentrantLock是Java提供的一种显示锁，它实现了Lock接口。与synchronized关键字相比，ReentrantLock提供了更充裕的功能，如可中断的锁获取、尝试非阻塞地获取锁、拥护公平锁等。下面是一个ReentrantLock的基本使用示例：

public class ReentrantLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public void lockedMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 执行同步代码块
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

三、何时选择ReentrantLock

以下是几种常见场景，当在这些场景下时，选择ReentrantLock大概是最佳实践：

1. 需要可中断的锁获取操作

当线程尝试获取锁时，如果长时间无法获取到锁，大概需要中断当前线程的操作。ReentrantLock提供了lockInterruptibly()方法，允许线程在等待锁的过程中被中断。

public void lockedMethodWithInterrupt() throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        // 执行同步代码块
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

2. 需要尝试非阻塞地获取锁

在某些场景下，我们期待尝试获取锁，但如果锁不可用，则不阻塞当前线程。ReentrantLock提供了tryLock()方法，允许线程尝试获取锁，如果锁不可用，则立即返回false。

public boolean tryLockedMethod() {
    boolean isLocked = lock.tryLock();
    if (isLocked) {
        try {
            // 执行同步代码块
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        return true;
    }
    return false;
}

3. 需要拥护公平锁

公平锁是指多个线程按照请求锁的顺序来获取锁。ReentrantLock允许创建公平锁，通过构造函数传入true参数实现。

private final ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);
public void fairLockedMethod() {
    fairLock.lock();
    try {
        // 执行同步代码块
    } finally {
        fairLock.unlock();
    }
}

4. 需要多个条件变量

ReentrantLock允许创建多个Condition实例，这类似于Object的wait()和notify()方法，但提供了更细粒度的控制。

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition1 = lock.newCondition();
private final Condition condition2 = lock.newCondition();
public void methodWithMultipleConditions() {
    lock.lock();
    try {
        // 等待某个条件
        condition1.await();
        // 通知某个条件
        condition2.signal();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

四、ReentrantLock与synchronized的比较

虽然ReentrantLock提供了更充裕的功能，但并不意味着它总是优于synchronized。以下是ReentrantLock和synchronized的比较：

1. 性能

在大多数情况下，synchronized的性能要优于ReentrantLock，尤其是在锁竞争不激烈的情况下。ReentrantLock的开销首要体现在其内部状态的维护上。

2. 易用性

synchronized关键字的使用更简洁，出于它是由编译器自动管理的。而ReentrantLock需要显式地加锁和解锁，容易忘记释放锁，致使死锁。

3. 功能

ReentrantLock提供了更多高级功能，如可中断的锁获取、公平锁、多个条件变量等。如果不需要这些功能，使用synchronized即可。

五、总结

ReentrantLock是Java提供的一种强劲的锁机制，适用于多种复杂化的同步需求。当需要可中断的锁获取、尝试非阻塞地获取锁、拥护公平锁或多个条件变量时，选择ReentrantLock是最佳实践。然而，在锁竞争不激烈且不需要高级功能的情况下，synchronized关键字大概是一个更简洁、更高效的选择。

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