Juc并发编程07——公平锁真的公平吗(源码剖析)

左手的ㄟ右手 2023-09-29 11:22 62阅读 0赞

先来回顾下公平锁的`tryAcquire`代码。

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        
                final Thread current = Thread.currentThread();
                int c = getState();
                if (c == 0) {
        
                    if (!hasQueuedPredecessors() && //注意这里，一开始会查看是否有节点处于等待
                        compareAndSetState(0, acquires)) {
        
                        setExclusiveOwnerThread(current);
                        return true;
                    }
                }
                else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        
                    int nextc = c + acquires;
                    if (nextc < 0)
                        throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                    setState(nextc);
                    return true;
                }
                return false;
            }
        }

重点关注注释代码处，如果`hasQueuedPredecessors`出现误判会怎么样呢？公平锁是不是就不公平了呀。那我们来研究下`hasQueuedPredecessors`，是不是真有百密一疏的情况。

假如线程1已经持有锁了。这个该时候线程2来获取锁，走到`hasQueuedPredecessors（）`返回false，接着往后面执行`CAS`，肯定执行失败，因为现在锁被线程1占有，返回`aquire`方法。

public final void acquire(int arg) {
        
            if (!tryAcquire(arg) &&
                acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
                selfInterrupt();
        }

接着走就是走到`addWaiter`的`enq`方法。线程2进入等待队列。

private Node enq(final Node node) {
        
            for (;;) {
        
                Node t = tail;
                if (t == null) {
         // 此时等head、tail为空，满足`t==null`的条件。
                    if (compareAndSetHead(new Node())) //这里没有其它线程争抢，成功
                        tail = head; // 设置成功
                } else {
        
                    node.prev = t;
                    if (compareAndSetTail(t, node)) {
        
                        t.next = node;
                        return t;
                    }
                }
            }
        }

假设线程2走到注释截至处，现在有一个线程3来抢锁。当它判断等待队列时`hasQueuedPredecessors`会返回false，因为`h==t`。

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
        
            Node t = tail; 
            Node h = head;
            Node s;
            return h != t && //不满足条件
                ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
        }

那么问题来了，实际上等待队列中应该有线程2，现在我们却得出了等待队列为空的判断呀，线程3不的直接走`CAS`吗，万一线程1刚好释放锁了，线程3就插队了阿。由此可见，公平锁并不公平。

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        
                final Thread current = Thread.currentThread();
                int c = getState();
                if (c == 0) {
        
                    if (!hasQueuedPredecessors() &&
                        compareAndSetState(0, acquires)) {
        
                        setExclusiveOwnerThread(current);
                        return true;
                    }
                }
                else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
        
                    int nextc = c + acquires;
                    if (nextc < 0)
                        throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                    setState(nextc);
                    return true;
                }
                return false;
            }
        }

用一张图来总结下上面的过程。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Y2K5penNTE4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
公平锁公不公平关键就在与`hasQueuedPredecessors`是否会出现误判。

[watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5Y2K5penNTE4_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/a1413f53a06d4e0ebffe860da2d400ad.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5Y2K5penNTE4,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16