Java如何使用ReentrantLock实现长轮询

下面是Java如何使用ReentrantLock实现长轮询的完整攻略：

1. ReentrantLock简介

ReentrantLock是Java提供的一种可重入的锁，它具有独占锁和共享锁两种模式。它相比于synchronized关键字，功能更加强大，可以灵活地控制锁的获取和释放，适用于较为复杂的并发场景。在使用ReentrantLock时，需要手动获取锁和释放锁。

2. 长轮询实现

长轮询是一种实时通信方式，客户端向服务器发送请求，服务器返回响应结果或等待一段时间再返回结果。如果没有结果，客户端可以再次发送请求，以此循环，达到实时通信的目的。在Java中，我们可以通过ReentrantLock实现长轮询。

2.1 基本思路

首先，我们需要创建一个共享锁，并定义一个等待队列。每次客户端发送请求，服务器获取锁，并判断等待队列是否有未处理的请求。如果有，则处理第一个请求，获取结果，并将结果返回给客户端。如果没有，则等待一段时间，在等待期间有其他请求进入队列，则依次处理这些请求。如果等待时间超时还没有结果产生，则将空结果返回给客户端。

2.2 示例1

下面我们通过一个简单的实例来说明如何使用ReentrantLock实现长轮询。假设我们的应用需要获取系统当前时间，并返回给客户端。我们定义一个TimeServer类，用于获取系统当前时间，并通过ReentrantLock实现长轮询：

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TimeServer {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    private Date time = null;

    public Date getTime() {
        lock.lock();
        try {
            // 如果等待队列中没有请求，则等待5秒
            if (time == null) {
                condition.awaitNanos(5000000000L);
            }
            // 返回结果
            return time;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void updateTime() {
        lock.lock();
        try {
            // 更新时间，并唤醒等待队列中的第一个请求
            time = new Date();
            condition.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在TimeServer类中，我们定义了一个共享锁，一个等待队列和一个时间变量。在getTime方法中，我们首先获取锁，然后判断等待队列中是否有未处理的请求。如果没有，则通过condition.awaitNanos方法等待一段时间。在等待期间，如果其他请求进入等待队列，则依次处理这些请求。如果超时还没有结果产生，则将空结果返回给客户端。在updateTime方法中，我们先获取锁，然后更新时间，并唤醒等待队列中的第一个请求。

接下来，我们定义一个客户端类TimeClient，用于发送请求和接收响应：

public class TimeClient {
    public static void main(String[] args) {
        TimeServer server = new TimeServer();
        Date time = server.getTime();
        System.out.println("当前时间是：" + time);

        try {
            Thread.sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        time = server.getTime();
        System.out.println("当前时间是：" + time);
    }
}

在TimeClient类中，我们创建一个TimeServer对象，并调用getTime方法来获取系统当前时间。在等待时间超过5秒后，我们再次发送请求，获取系统当前时间。

2.3 示例2

下面我们再通过另一个实例来说明如何使用ReentrantLock实现长轮询。假设我们的应用需要查找一个单词的意义，并返回给客户端。我们定义一个Dictionary类，用于查找单词，并通过ReentrantLock实现长轮询：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Dictionary {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    private String meaning = null;

    public String getMeaning(String word) {
        lock.lock();
        try {
            // 如果等待队列中没有请求，则等待5秒
            if (meaning == null) {
                condition.awaitNanos(5000000000L);
            }
            // 返回结果
            return meaning;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void updateMeaning(String word, String meaning) {
        lock.lock();
        try {
            // 更新意义，并唤醒等待队列中的第一个请求
            this.meaning = meaning;
            condition.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在Dictionary类中，我们同样定义了一个共享锁，一个等待队列和一个意义变量。在getMeaning方法中，我们首先获取锁，然后判断等待队列中是否有未处理的请求。如果没有，则通过condition.awaitNanos方法等待一段时间。在等待期间，如果其他请求进入等待队列，则依次处理这些请求。如果超时还没有结果产生，则将空结果返回给客户端。在updateMeaning方法中，我们先获取锁，然后更新意义，并唤醒等待队列中的第一个请求。

接下来，我们定义一个客户端类DictionaryClient，用于发送请求和接收响应：

public class DictionaryClient {
    public static void main(String[] args) {
        Dictionary dictionary = new Dictionary();
        String meaning = dictionary.getMeaning("hello");
        System.out.println("单词hello的意义是：" + meaning);

        try {
            Thread.sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        dictionary.updateMeaning("hello", "你好");
        meaning = dictionary.getMeaning("hello");
        System.out.println("单词hello的意义是：" + meaning);
    }
}

在DictionaryClient类中，我们创建一个Dictionary对象，并调用getMeaning方法来查找单词意义。在等待时间超过5秒后，我们更新单词意义，并发送新的请求，再次查找单词意义。

3. 总结

通过上述两个示例，我们详细讲解了如何使用ReentrantLock实现长轮询。在实现过程中，我们需要注意以下几点：

1. 使用共享锁和等待队列。

2. 在获取锁和释放锁时，需要使用try-finally块，确保锁定和解锁的安全。

3. 统一处理锁定和解锁的异常。

4. 在等待队列中的请求被唤醒后，需要重新获取锁。