Lock 同步鎖深度解析：ReentrantLock 實現線程安全取款案例

Lock 體系核心優勢

Java 5 引入 java.util.concurrent.locks.Lock 介面，提供比 synchronized 更靈活的同步控制：

• 顯式加鎖/解鎖：lock()/unlock()，支援非塊結構（跨方法加解鎖）。
• 可中斷獲取：lockInterruptibly()，等待鎖時響應中斷。
• 嘗試非阻塞獲取：tryLock()/tryLock(timeout, unit)，獲取失敗立即返回或超時返回。
• 公平/非公平選擇：new ReentrantLock(true) 公平鎖，避免饑餓。
• 多條件變量：newCondition() 實現精細化等待/通知（vs Object.wait/notify 單一條件）。

ReentrantLock 可重入特性

同一線程可重複獲取同一把鎖，內部維護 state 計數器，lock() 增、unlock() 減，歸零釋放。必須配對調用，建議放在 finally 中保證釋放。

經典案例：銀行賬戶並發取款

public class Account {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 最終引用，不可變
    private String accountNo;
    private double balance;

    public Account(String accountNo, double balance) {
        this.accountNo = accountNo;
        this.balance = balance;
    }

    public void draw(double amount) {
        lock.lock(); // 1. 加鎖
        try {
            if (balance >= amount) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取款成功：" + amount);
                Thread.sleep(1); // 模擬耗時
                balance -= amount;
                System.out.println("\t餘額：" + balance);
            } else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取款失敗：餘額不足");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt(); // 保留中斷狀態
        } finally {
            lock.unlock(); // 2. 釋放鎖（必須在 finally）
        }
    }
    // equals/hashCode 基於 accountNo
}

public class DrawThread extends Thread {
    private Account account;
    private double amount;
    public DrawThread(String name, Account account, double amount) {
        super(name); this.account = account; this.amount = amount;
    }
    @Override public void run() { account.draw(amount); }
}

public class TestDraw {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct = new Account("1234567", 1000);
        new DrawThread("甲", acct, 800).start();
        new DrawThread("乙", acct, 800).start();
    }
}

執行結果

甲 取款成功：800.0
        餘額：200.0
乙 取款失敗：餘額不足

兩線程共享同一 Account 實例 → 共享同一 ReentrantLock → 同一時刻僅一線程進入 draw() 臨界區 → 餘額檢查與扣減原子化。

進階用法速覽

最佳實踐清單

1. 鎖對象宣告 final，防止引用變更導致同步失效。
2. 嚴格 lock() → try → finally unlock() 模式。
3. 優先考慮 synchronized（JVM 優化成熟、語法簡潔），僅在需要 Lock 進階特性時使用。
4. 避免在鎖內調用外部方法/耗時 IO，縮小臨界區。
5. 多把鎖時固定獲取順序，防死鎖；或用 tryLock 超時退避。

掌握 ReentrantLock 核心模式與進階 API，是編寫高併發組件（連線池、快取、限流器）的必備技能。下一步可探討 ReadWriteLock、StampedLock 及 AQS 框架原理。

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