Binary Semaphore和Reentrant Lock的區(qū)別有哪些

這篇文章主要講解了“Binary Semaphore和Reentrant Lock的區(qū)別有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Binary Semaphore和Reentrant Lock的區(qū)別有哪些”吧！

1. 引言

探討二進(jìn)制信號量(Binary Semaphore)和可重入鎖(Reentrant  Lock)。

2. 什么是二進(jìn)制信號量

二進(jìn)制信號量在單個資源的訪問上提供信令機(jī)制。換句話說，二進(jìn)制信號量提供了一種互斥機(jī)制，一次只允許一個線程訪問一個關(guān)鍵部分。它只保留一個通行證，因此二進(jìn)制信號量只有兩種狀態(tài)：可用(count=1)  和不可用(count=0)。

我們使用Java中的 Semaphore 類來討論一個簡單的二進(jìn)制信號量的實(shí)現(xiàn) ：

Semaphore binarySemaphore = new Semaphore(1); try {     binarySemaphore.acquire();     assertEquals(0, binarySemaphore.availablePermits()); } catch (InterruptedException e) {     e.printStackTrace(); } finally {     binarySemaphore.release();     assertEquals(1, binarySemaphore.availablePermits()); }

在這里，我們可以觀察到，acquire方法將可用許可減少了一個。類似地，release方法將可用許可增加1。

另外，Semaphore 類提供了 fairness 參數(shù)。當(dāng)設(shè)置為true時，fairness  參數(shù)確保請求線程獲取許可的順序(基于它們的等待時間)：

Semaphore binarySemaphore = new Semaphore(1, true);

3. 什么是重入鎖?

可重入鎖是一種互斥機(jī)制，允許線程在沒有死鎖的情況下(多次)重入資源上的鎖。

進(jìn)入鎖的線程每次增加一個持有計數(shù)。類似地，請求解鎖時持有計數(shù)減少。因此，資源被鎖定，直到計數(shù)器返回到零。例如，讓我們看一個使用Java中  ReentrantLock 類的簡單實(shí)現(xiàn)：

ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(); try {     reentrantLock.lock();     assertEquals(1, reentrantLock.getHoldCount());     assertEquals(true, reentrantLock.isLocked()); } finally {     reentrantLock.unlock();     assertEquals(0, reentrantLock.getHoldCount());     assertEquals(false, reentrantLock.isLocked()); }

這里，lock方法將持有計數(shù)增加1，并鎖定資源。類似地，unlock方法減少持有計數(shù)，如果持有計數(shù)為零，則解鎖資源。當(dāng)線程重新進(jìn)入鎖時，它必須請求相同次數(shù)的解鎖以釋放資源：

reentrantLock.lock(); reentrantLock.lock(); assertEquals(2, reentrantLock.getHoldCount()); assertEquals(true, reentrantLock.isLocked());  reentrantLock.unlock(); assertEquals(1, reentrantLock.getHoldCount()); assertEquals(true, reentrantLock.isLocked());  reentrantLock.unlock(); assertEquals(0, reentrantLock.getHoldCount()); assertEquals(false, reentrantLock.isLocked());

與Semaphore類類似，ReentrantLock類也支持 fairness 參數(shù)：

ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);

4. 二進(jìn)制信號量與重入鎖

4.1. 機(jī)制

二進(jìn)制信號量是一種信令機(jī)制，而可重入鎖是一種鎖定機(jī)制。

4.2.所有權(quán)

沒有線程是二進(jìn)制信號量的所有者。但是，成功鎖定資源的最后一個線程是可重入鎖的所有者。

4.3. 本質(zhì)

二進(jìn)制信號量本質(zhì)上是不可重入的，這意味著同一個線程不能重新獲取關(guān)鍵部分，否則會導(dǎo)致死鎖。另一方面，可重入鎖本質(zhì)上允許同一線程多次重入鎖。

4.4. 靈活性

二進(jìn)制信號量通過允許鎖定機(jī)制和死鎖恢復(fù)的自定義實(shí)現(xiàn)，提供了更高級別的同步機(jī)制。因此，它為開發(fā)人員提供了更多的控制。然而，可重入鎖則是一種低級同步，具有固定的鎖機(jī)制。

4.5. 可修改性

二進(jìn)制信號量支持 wait 和  signal(在Java的Semaphore類中獲取和釋放)等操作，以允許任何進(jìn)程修改可用的許可證。另一方面，只有鎖定/解鎖資源的同一線程才能修改可重入鎖。

4.6. 死鎖恢復(fù)

二進(jìn)制信號量提供了一種非所有權(quán)釋放機(jī)制。因此，任何線程都可以釋放二進(jìn)制信號量的死鎖恢復(fù)許可。

相反，在重入鎖的情況下很難實(shí)現(xiàn)死鎖恢復(fù)。例如，如果可重入鎖的所有者線程進(jìn)入睡眠或無限等待狀態(tài)，就不可能釋放資源，從而導(dǎo)致死鎖情況。

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