Java 中 ReentrantLock 的等待队列如何进行公平性调度

酷辰大大_9097

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2026-07-16

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reentrantlock的公平性由aqs中acquire逻辑决定:公平锁在队列非空时直接入队,确保先到先得;非公平锁允许插队抢锁,但队列唤醒仍fifo;默认非公平以提升吞吐量。

java 中 reentrantlock 的等待队列如何进行公平性调度

ReentrantLock 的公平性调度由其内部的 AQS(AbstractQueuedSynchronizer) 实现,核心在于是否启用公平模式(fair = true),而非“等待队列本身主动调度”。队列本身是 FIFO 链表,不参与决策;真正的公平性控制发生在线程尝试获取锁时的判断逻辑中。

公平锁:每次 acquire 都检查队列头部

当构造 ReentrantLock 时传入 true(如 new ReentrantLock(true)),它使用 FairSync 同步器。此时,任何线程调用 lock() 时:

  • 先检查 AQS 等待队列是否非空(即是否有前序线程在排队)
  • 若队列不为空,**直接放弃抢锁机会**,转而入队等待
  • 只有当队列为空(或当前线程恰好是队首节点)时,才尝试 CAS 获取 state

这就保证了“先到先得”:新来的线程不会插队,必须排在队尾,等前面所有线程依次释放锁后才能执行。

非公平锁:允许插队,但队列仍是 FIFO

默认构造(new ReentrantLock())使用 NonfairSync。它的 lock() 方法会先尝试一次 CAS 抢锁 —— 即使队列里已有等待线程,也允许刚唤醒或刚到达的线程“插队”成功。不过一旦抢锁失败,它仍会进入 AQS 队列,且入队操作严格遵循 FIFO:新节点总被添加到队尾,prev/next 指针维护链表顺序。

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注意:非公平锁的“不公平”仅体现在 首次尝试获取锁的时机上,队列内部调度始终按排队顺序唤醒(signal、unpark),从不跳过中间节点。

唤醒机制统一走 unpark,依赖队列顺序

无论公平与否,线程释放锁(unlock())时都会调用 AQS 的 unparkSuccessor():

  • 从 head 开始向后找第一个状态为 0(即未取消)的节点
  • 对该节点调用 LockSupport.unpark()

这个过程天然遵循 FIFO:总是唤醒最靠前的等待者。因此,队列的物理结构和唤醒逻辑本身是公平的;差异只存在于获取锁入口处是否允许绕过队列。

实际效果:公平性影响吞吐量与响应延迟

公平锁可降低线程饥饿概率,适合对响应时间敏感、等待时间需可控的场景(如实时任务);但频繁检查队列+放弃 CAS 带来额外开销,吞吐量通常低于非公平锁。JDK 默认非公平,正是基于多数场景下性能优先的权衡。

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