java里面的不可重入锁-CFANZ编程社区

Java中的不可重入锁

在Java中，线程的并发执行是一个重要的话题。在多线程环境中，我们常常需要控制对共享资源的访问，以防止竞争条件和数据不一致等问题。为了实现这一点，Java提供了多种同步机制，其中不可重入锁（Non-Reentrant Lock）是一种重要的实现方式。本文将深入探讨不可重入锁的概念、用法以及示例。

什么是不可重入锁？

不可重入锁（Non-Reentrant Lock）是指一把锁不能被同一个线程多次获取。如果一个线程在持有锁的情况下再次请求该锁，线程将会被阻塞，直到锁被释放。这与可重入锁形成了鲜明的对比，可重入锁允许同一线程在持有锁的情况下再次获得该锁。

这种锁的实现可以用于一些特定的场景，例如在一些安全性要求较高的系统中，保证同一线程只执行一次相同的代码块，有效防止死锁的情况发生。

为什么使用不可重入锁？

1. 简化程序逻辑

不可重入锁能够强制开发者在设计代码时考虑锁的粒度，避免多次进入同一段关键代码，简化线程控制逻辑。

2. 避免死锁

由于不可重入锁的特性，能降低死锁的风险。这在一些对系统安全性要求较高的应用中能发挥积极作用。

3. 适合某些数据的处理

在一些情况下，不可重入特性可用于确保某些数据的独立性和一致性，从而防止数据在被处理时遭到更改。

不可重入锁的实现

在Java中，我们可以使用ReentrantLock来模拟不可重入锁的行为。可重入锁的实现提供了tryLock等方法。通过重写锁的获取逻辑，我们可以实现不可重入的特性。

以下是一个不可重入锁的简单实现：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class NonReentrantLock {
    private final Lock lock = new ReentrantLock(false); // false to make it non-reentrant.

    public void execute() {
        lock.lock();
        try {
            // Critical section
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is executing");
            // Uncommenting the next line will block the thread
            // executeAgain();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private void executeAgain() {
        // Trying to acquire the lock again
        lock.lock(); // This will block since the current thread already holds the lock
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " executed again");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        NonReentrantLock lockDemo = new NonReentrantLock();
        
        Thread thread1 = new Thread(lockDemo::execute, "Thread-1");
        Thread thread2 = new Thread(lockDemo::execute, "Thread-2");
        
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个NonReentrantLock类，其中包含一个不可重入的Lock对象。通过调用execute方法，线程会尝试获取锁并执行关键代码。如果同一线程再调用executeAgain方法，线程将被阻塞，因为它已经持有锁。

示例中的执行流程

我们可以通过如下甘特图来描述多个线程对不可重入锁的请求和执行流程：

gantt
    title 不可重入锁示例甘特图
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section 线程1
    请求锁          :a1, 2023-10-01, 10s
    执行关键代码    :after a1  , 10s
    释放锁          :after a1  , 5s

    section 线程2
    请求锁          :a2, 2023-10-12, 7s
    执行关键代码    :after a2  , 8s
    释放锁          :after a2  , 5s

上面的甘特图展示了两个线程对不可重入锁的请求情况。线程1首先请求锁、执行代码并释放锁后，线程2才能获取到锁，执行相应的操作。