java八股文面试[多线程]——公平锁

川长思鸟来 2024-03-24 23:21 91阅读 0赞

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一个线程启动时刚好碰到另外的线程释放锁，则该线程会获取到锁，其他等待队列中的线程不会获取到锁。好处：减少线程状态切换（不用在start()之后进入阻塞），提高吞吐量。

**非公平锁**  
非公平锁是多个线程加锁时**直接尝试获取锁**，能抢到锁到**直接占有锁**，抢不到才会到等待队列的队尾等待。但如果此时锁刚好可用，那么这个线程可以无需阻塞直接获取到锁，所以非公平锁有可能出现后申请锁的线程先获取锁的场景。非公平锁的优点是可以**减少唤起线程的开销**，整体的吞吐效率高，因为线程**有几率不阻塞直接获得锁**，CPU 不必唤醒所有线程。缺点是处于等待队列中的线程可能会饿死，或者等很久才会获得锁。

### 公平锁概念 ###

讲解公平锁会涉及到一些理论性的概念，先在这里做个说明。

1.AQS--指**AbstractQueuedSynchronizer**类

AQS是java中管理锁的**抽象类**，锁的很多公共方法都是在AQS里面实现的。AQS是**独占锁和共享锁**的公共父类。

2.AQS 锁的类别

独占锁--锁在同一时间点**只能被一个线程持有**。根据锁的获取机制，又分为公平锁和非公平锁。公平锁就是根据**CLH等待队列FIFO的规则**，先来先获取锁。非公平锁就是在线程要获取锁时，无视CLH队列，直接获取锁。独占锁的典型例子就是ReentrantLock，Reentrant**ReadWrite**Lock.WriteLock也是独占锁。

共享锁--锁在同一时间点可以被多个线程同时共享，ReentrantReadWriteLock.ReadLock，CountDownLatch，Semaphore,CyclicBarrier都是**共享锁**。

3.CLH队列

CLH队列是AQS线程等待的队列。在独占锁中，当资源被一个线程占有时，其他线程就需要等待，这时CLH就是用来管理这些等待线程的队列。

CLH队列是**非阻塞**FIFO队列，也就是说往队列添加或移除节点时，并发情况下**不会出现阻塞**，是通过**自旋锁和CAS来保证添加或移除的原子性**。

4.CAS

这个不用多说了，**CompareAndSwap**，原子操作函数。原理在另外一篇文章中有写到。

### ReentrantLock数据结构 ###

**重入锁**的数据结果借图来看一下

Reentrant = Re + entrant，Re是重复、又、再的意思，entrant是enter的名词或者形容词形式，翻译为进入者或者可进入的，所以Reentrant翻译为可重复进入的、可再次进入的，因此ReentrantLock翻译为[重入锁][Link 1]或者再入锁。

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重入锁实现了Lock接口，ReentrantLock**包含了Sync对象**，Sync是由**AQS的子类**，Sync还有两个子类FairSync和NonfairSync。所以是否是公平锁取决于使用的Sync对象。

可以看下ReentrantLock的构造方法，**默认使用的非公平锁**

public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }
    
    /**
     * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
     * given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
    */
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

知识来源：

[【并发与线程】你对“公平锁”了解吗？为什么会有“非公平锁”？\_哔哩哔哩\_bilibili][bilibili]

[公平锁和非公平锁\_这个名字先用着的博客-CSDN博客][-CSDN]

[https://www.cnblogs.com/dpains/p/7495633.html][https_www.cnblogs.com_dpains_p_7495633.html]

[公平锁和非公平锁\_这个名字先用着的博客-CSDN博客][-CSDN]

[8cfa0114b6734b01ab62ceca9ea5bc30.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/13/18acf9628b8541838ec7581c856e2142.png
[Link 1]: https://so.csdn.net/so/search?q=%E9%87%8D%E5%85%A5%E9%94%81&spm=1001.2101.3001.7020
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[bilibili]: https://www.bilibili.com/video/BV1M24y1z7BR?p=76&vd_source=7ec3a2ec18181a9b64c9a3246305e511
[-CSDN]: https://blog.csdn.net/weixin_38568503/article/details/123292461
[https_www.cnblogs.com_dpains_p_7495633.html]: https://www.cnblogs.com/dpains/p/7495633.html