Java 并发面试题, Java 中 ReentrantLock 的实现原理是什么?

Step 1

Q:: Java 中 ReentrantLock 的实现原理是什么？

A:: ReentrantLock 是 java.util.concurrent.locks 包中的一个类，它提供了比 synchronized 更加灵活的锁机制。其实现原理主要基于 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 来管理锁的状态和线程的排队。ReentrantLock 支持公平锁和非公平锁，公平锁按照线程请求的顺序获取锁，非公平锁则允许插队以提高吞吐量。ReentrantLock 还提供了可重入功能，即同一个线程可以多次获取同一把锁，而不会发生死锁。

Step 2

Q:: 如何使用 ReentrantLock？

A:: 使用 ReentrantLock 需要先创建锁对象，然后在需要加锁的代码块前调用 lock() 方法，在代码块后调用 unlock() 方法。通常在 finally 块中调用 unlock() 方法以确保即使在出现异常时也能释放锁。示例代码如下：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock();
    // 需要保护的临界区代码
} finally {
    lock.unlock();
}

Step 3

Q:: ReentrantLock 和 synchronized 有哪些区别？

A:: 1. ReentrantLock 提供了显式的锁操作，而 synchronized 是隐式的。 2. ReentrantLock 支持公平锁和非公平锁选择，而 synchronized 只能是非公平的。 3. ReentrantLock 可以中断等待锁的线程，而 synchronized 不行。 4. ReentrantLock 提供了一个 tryLock() 方法，可以在获取不到锁时不阻塞线程。 5. synchronized 是 JVM 内置的机制，更简单且易用，而 ReentrantLock 提供了更多高级功能，需要手动管理。

Step 4

Q:: 什么是公平锁和非公平锁？

A:: 公平锁是指多个线程按照请求锁的顺序依次获取锁，非公平锁则允许插队，即后请求的线程可以在某些情况下先获取锁。公平锁可以避免线程饥饿，但吞吐量较低，非公平锁可以提高吞吐量，但可能导致某些线程长时间无法获取锁。ReentrantLock 允许在创建时选择公平性，通过构造函数 ReentrantLock(boolean fair) 来指定。

Step 5

Q:: ReentrantLock 的 tryLock() 方法有什么作用？

A:: tryLock() 方法尝试获取锁，如果锁可用则返回 true，否则立即返回 false 而不阻塞线程。这对于需要尝试获取锁但不希望长时间等待的场景非常有用。还有一个带超时参数的 tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 方法，可以在指定的时间内尝试获取锁，如果超时则返回 false。