ReentrantLock 被认为是一种悲观锁，这主要是因为它在处理并发时假设最坏的场景。它考虑到在多线程访问共享资源时，线程之间的竞争是不可避免的，因此默认情况下会先锁定资源，防止其他线程访问，直到持有锁的线程执行完毕并显式释放锁。这种策略与乐观锁形成对比，乐观锁会假设最初没有冲突直到真正发生冲突再进行处理。悲观锁通过预防措施来保证数据的一致性和完整性，适用于写操作多的场景，因为在这种场景下冲突发生的概率较高，悲观策略更有效。
具体来说，ReentrantLock 提供了一种机制，允许同一个线程多次获得锁。这就是“重入”的含义。重入的设计是基于持有锁的线程不会对自己造成死锁，这对于递归函数调用时锁定同一个资源特别有用。此外，ReentrantLock 还提供了条件变量（Condition），使得线程能够在某些条件未满足时挂起，等待条件满足再继续执行，这在复杂的并发控制中非常有用。
一、REENTRANTLOCK 的悲观锁定原理
ReentrantLock 作为一个悲观锁，其核心逻辑是在访问共享资源前需要先获取到锁。其工作流程大体上可以分为尝试获取锁、锁定资源、执行代码、释放锁四个步骤。
在尝试获取锁的过程中，如果锁已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到锁被释放。这种设计体现了悲观锁对冲突处理的策略 —— 预防而非事后处理。这种预防措施极大地降低了在资源访问过程中的不确定性，但相应地，也增加了线程阻塞的可能，可能导致系统吞吐量下降。
另一方面，ReentrantLock 支持公平锁和非公平锁两种策略。公平锁意味着等待时间最长的线程将获得锁，保证了一定程度的公平性，但相对增加了锁的竞争成本；而非公平锁虽然可能导致线程饥饿，但从整体性能上来说效率更高。
二、与乐观锁的对比
乐观锁策略，如使用版本号的方式，通常不会立刻锁定资源，而是在更新时检查版本号，如果在读取资源后到更新期间资源未被修改，则更新成功；否则，操作失败，需要重试。这种策略减少了锁的使用，提高了系统的并发性能，特别是在读操作远多于写操作的场景下较为有效。
然而，乐观锁并不适用于所有场景，尤其是在写操作频繁的环境中，冲突频繁发生时，可能导致大量的重试和回滚，降低系统性能。此时，悲观锁的策略就显得更为合理，虽然在获取锁的过程中可能会有等待，但它保证了一旦获取到锁，就可以顺利完成操作，减少了不必要的处理开销。
三、ReentrantLock 的高级功能
ReentrantLock 不仅仅是一个简单的锁定机制，它还提供了一系列高级功能，如（条件变量、公平性选择等），为复杂的并发控制提供了更多的灵活性。
条件变量（Condition）是一种强大的线程通信机制。通过Condition，线程可以根据某些条件的满足情况来等待或者唤醒。这意味着在某种条件未满足前，线程可以释放已持有的锁并进入等待状态，直到条件满足后再被唤醒继续执行，这极大地提高了资源利用率和线程的执行效率。
选择公平性（FAIrness）策略为线程的执行顺序提供了额外的控制。虽然在许多场景下非公平锁因其较高的效率而被优先选择，但在需要确保长时间等待的线程能够获得执行机会的场景中，公平锁则更为合适。
四、实践中的应用和挑战
在实际开发中，正确地使用ReentrantLock 能够解决许多并发问题，但同时也带来了额外的复杂性。程序员需要确保在任何情况下，持有锁的线程最终都能释放锁，否则将导致死锁或者资源泄露等问题。此外，合理的使用条件变量和选择合适的公平性策略对于优化程序性能、提高资源利用率也非常重要。
使用 ReentrantLock 时，一个典型的挑战是如何平衡性能与公平性。虽然提供了调整的参数，但如何根据实际场景做出决策仍需开发人员凭借经验和对业务需求的深入理解。
总之，ReentrantLock 作为悲观锁的典型代表，通过提供强大的功能和灵活的控制，成为了处理并发问题的重要工具。正确地利用它的特性，可以在确保数据一致性和完整性的同时，也保持了系统的高性能和可靠性。
相关问答FAQs：
1. 什么是悲观锁？为什么ReentrantLock被称为悲观锁？
悲观锁是一种并发控制机制，它假设系统中会发生竞争或冲突，因此每次操作数据时都会对共享资源进行加锁，以防止其他线程对数据的并发访问。ReentrantLock被称为悲观锁，是因为它的实现方式是悲观地认为会有其他线程竞争同一资源，所以每次都会先尝试获取锁，如果不能获取则阻塞直到获取到锁为止。
2. ReentrantLock相比其他锁的优势在哪里？
相比其他类型的锁，ReentrantLock拥有更多的特性和灵活性。首先，它支持重入，即当一个线程已经获取到锁时，可以再次获取而不会造成死锁。其次，它提供了可中断的锁等待方式，即当一个线程正在等待获取锁时，可以通过调用中断方法来中断等待的状态。此外，ReentrantLock还支持公平性，可以按照线程等待的顺序来获取锁，避免饥饿现象的发生。
3. ReentrantLock的实现原理是怎样的？
ReentrantLock的主要实现原理是基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）同步器。当一个线程尝试获取ReentrantLock时，如果锁没有被其他线程持有，则该线程可以成功获取到锁并继续执行。如果锁已经被其他线程持有，则该线程会进入等待队列，以FIFO的顺序排队等待获取锁。
当持有锁的线程释放锁时，会唤醒等待队列中的第一个线程，使其获取锁并继续执行。如果有多个线程在等待获取锁，则根据线程的等待时间和优先级来确定下一个获取锁的线程。
通过AQS同步器的实现，ReentrantLock实现了锁的获取和释放的同步机制，并保证了多个线程对共享资源的有序访问。这样可以避免并发访问带来的数据不一致或竞争条件的问题。
