如何使用Java中的可重入鎖實現線程同步

一、什麼是可重入鎖

在Java並發編程中，鎖是常用的一種同步機制，它可以保證多個線程之間的協作。可重入鎖是一種特殊的鎖，它支持重進入。當一個線程持有一個鎖，並且再次請求該鎖時，這個請求將會成功。如果不支持重進入，那麼請求鎖的線程將會一直等待，導致死鎖。

Java的可重入鎖是通過ReentrantLock類來實現的，它能夠保證線程安全和可重入性。下面我們來看一個簡單的示例：

public class ReentrantLockDemo {
  private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  public void method1() {
    lock.lock();
    try {
      // do something
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  public void method2() {
    lock.lock();
    try {
      // do something else
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

在上面的示例中，我們使用了ReentrantLock來保證了method1和method2方法的線程安全性和重進入性。

二、可重入鎖的使用場景

可重入鎖在實際開發中有很多使用場景，比如：

1. 實現同步

上面的示例已經給出了一個基本的使用場景。當多個線程同時調用一個對象的同步方法時，它們會競爭鎖。只有一個線程能夠獲得鎖，其他線程將會阻塞。但如果在同一個線程中，它可以多次獲得鎖，這就是可重入鎖的重進入性。

2. 實現讀寫鎖

讀寫鎖在讀多寫少的情況下，比普通鎖有更好的性能。Java中的ReentrantReadWriteLock就是一個讀寫鎖，它內部有兩個鎖：一個讀鎖和一個寫鎖。當多個線程都想要獲取讀鎖時，所有線程將會獲得鎖。但當線程想要獲取寫鎖時，只有一個線程能夠獲得鎖，其他線程將會阻塞。

3. 實現分段鎖

分段鎖是一種控制並發訪問的方式。在實際開發中，我們可能會將一個大的數據結構分成多個小的數據結構，然後對每個小的數據結構加鎖。這樣可以減少鎖競爭，提升並發能力。

三、可重入鎖的注意事項

在使用可重入鎖時，需要注意以下幾點：

1. 加鎖和解鎖必須成對出現

每一個lock()方法調用必須對應一個unlock()方法調用，否則會導致死鎖。

2. 避免重複解鎖

在使用可重入鎖時，如果一個線程重複解鎖一個鎖，將會導致異常。因此，必須確保每個線程只調用一次unlock()方法。

3. 避免死鎖

在使用可重入鎖時，必須避免死鎖。這可以通過避免不必要的加鎖、給鎖設置超時時間、約定鎖的獲取順序等方式實現。

四、可重入鎖的代碼示例

下面是一個簡單的示例，展示如何使用可重入鎖實現線程同步：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ReentrantLockExample {
  private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  private int count = 0;
  
  public void increment() {
    lock.lock();
    try {
      count++;
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  
  public int getCount() {
    lock.lock();
    try {
      return count;
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ReentrantLockExample example = new ReentrantLockExample();
    Thread thread1 = new Thread(() -> {
      for (int i = 0; i  {
      for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        example.increment();
      }
    });
    thread1.start();
    thread2.start();
    thread1.join();
    thread2.join();
    System.out.println(example.getCount());
  }
}

在上面的示例中，我們使用ReentrantLock來保證increment方法的線程安全性，實現了對count變數的同步訪問。