在java的锁机制中,公平和非公平的参考物是什么,个人而言觉得是相对产生的结果而立,简单的来说,如果一个线程组里,能保证每个线程都能拿到锁,那么这个锁就是公平锁。相反,如果保证不了每个线程都能拿到锁,也就是存在有线程饿死,那么这个锁就是非公平锁。本文围绕ReenTrantLock来讲。
那如何能保证每个线程都能拿到锁呢,队列FIFO是一个完美的解决方案,也就是先进先出,java的ReenTrantLock也就是用队列实现的公平锁和非公平锁。
在公平的锁中,如果有另一个线程持有锁或者有其他线程在等待队列中等待这个所,那么新发出的请求的线程将被放入到队列中。而非公平锁上,只有当锁被某个线程持有时,新发出请求的线程才会被放入队列中(此时和公平锁是一样的)。所以,它们的差别在于非公平锁会有更多的机会去抢占锁。
公平锁:
final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } } #hasQueuedPredecessors的实现 public final boolean hasQueuedPredecessors() { Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order Node h = head; Node s; return h != t && ((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread()); }
非公平锁:
final Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); if (c == 0) { if (compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(current); return true; } }
/** * Created by Fant.J. */ public class MyFairLock { /** * true 表示 ReentrantLock 的公平锁 */ private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); public void testFail(){ try { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"获得了锁"); }finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { MyFairLock fairLock = new MyFairLock(); Runnable runnable = () -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"启动"); nonfairLock.testFail(); }; Thread[] threadArray = new Thread[10]; for (int i=0; i<10; i++) { threadArray[i] = new Thread(runnable); } for (int i=0; i<10; i++) { threadArray[i].start(); } } }
Thread-0启动 Thread-0获得了锁 Thread-1启动 Thread-1获得了锁 Thread-2启动 Thread-2获得了锁 Thread-3启动 Thread-3获得了锁 Thread-4启动 Thread-4获得了锁 Thread-5启动 Thread-5获得了锁 Thread-6启动 Thread-6获得了锁 Thread-8启动 Thread-8获得了锁 Thread-7启动 Thread-7获得了锁 Thread-9启动 Thread-9获得了锁
可以看到,获取锁的线程顺序正是线程启动的顺序。
非公平锁:
/** * Created by Fant.J. */ public class MyNonfairLock { /** * false 表示 ReentrantLock 的非公平锁 */ private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false); public void testFail(){ try { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"获得了锁"); }finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { MyNonfairLock nonfairLock = new MyNonfairLock(); Runnable runnable = () -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"启动"); nonfairLock.testFail(); }; Thread[] threadArray = new Thread[10]; for (int i=0; i<10; i++) { threadArray[i] = new Thread(runnable); } for (int i=0; i<10; i++) { threadArray[i].start(); } } }
Thread-1启动 Thread-0启动 Thread-0获得了锁 Thread-1获得了锁 Thread-8启动 Thread-8获得了锁 Thread-3启动 Thread-3获得了锁 Thread-4启动 Thread-4获得了锁 Thread-5启动 Thread-2启动 Thread-9启动 Thread-5获得了锁 Thread-2获得了锁 Thread-9获得了锁 Thread-6启动 Thread-7启动 Thread-6获得了锁 Thread-7获得了锁
可以看出非公平锁对锁的获取是乱序的,即有一个抢占锁的过程。
那非公平锁和公平锁适合什么场合使用呢,他们的优缺点又是什么呢?
非公平锁性能高于公平锁性能。首先,在恢复一个被挂起的线程与该线程真正运行之间存在着严重的延迟。而且,非公平锁能更充分的利用cpu的时间片,尽量的减少cpu空闲的状态时间。
使用场景的话呢,其实还是和他们的属性一一相关,举个栗子:如果业务中线程占用(处理)时间要远长于线程等待,那用非公平锁其实效率并不明显,但是用公平锁会给业务增强很多的可控制性。