Java 锁机制中公平锁和非公平锁怎么通过 AQS 实现

夏萱吖_3942

夏萱吖_3942

2026-09-06

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公平锁在tryacquire中调用hasqueuedpredecessors()检查队列是否为空或自身是否队首,非公平锁则直接cas抢占;二者共用aqs的clh双向队列,仅tryacquire实现不同。

java 锁机制中公平锁和非公平锁怎么通过 aqs 实现

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)是 Java 并发包中实现锁和同步器的核心框架,公平锁与非公平锁的差异,本质上体现在 AQS 的 tryAcquire 方法被调用时是否检查同步队列是否有等待线程——公平锁会先看队列是否为空,非公平锁则直接尝试抢占。

公平锁:先到先得,严格按队列顺序

公平锁在每次尝试获取锁时,都会调用 hasQueuedPredecessors() 判断自己前面是否有等待者:

  • 如果返回 true(即队列不空,且有其他线程在排队),当前线程放弃抢锁,进入队列尾部等待;
  • 只有队列为空或自己是队首时,才继续执行 CAS 尝试获取 state;
  • 这个检查发生在 ReentrantLock.FairSync.tryAcquire() 中,是公平性的关键逻辑。

非公平锁:插队优先,不管队列有没有人

非公平锁的 tryAcquire() 实现跳过了队列前置检查:

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  • 上来就用 CAS 尝试修改 state,成功就直接获得锁(即使队列里有人在等);
  • 失败后才去判断是否需要入队(比如重入、或者调用 acquireQueued);
  • 这就是“插队”行为的来源——刚释放锁的线程可能立刻再次抢到,而排队线程还得继续等。

底层共用同一套 AQS 队列结构

无论公平还是非公平,它们都依赖 AQS 的 CLH 变种队列(FIFO 双向链表)管理阻塞线程:

  • 节点入队、唤醒、取消等操作完全一致,由 AQS 统一维护;
  • 区别仅在于“是否允许在队列非空时还尝试抢锁”,也就是 tryAcquire 的实现不同;
  • 所以 ReentrantLock 构造时传入 true(公平)或 false(非公平),实际是切换内部 Sync 子类。

一个典型对比场景

假设线程 T1 持有锁并释放,此时 T2 正在队列中等待,T3 同时发起获取请求:

  • 公平模式下:T3 调用 tryAcquire → 发现 T2 在队列中 → 入队排在 T2 后面;
  • 非公平模式下:T3 调用 tryAcquire → 直接 CAS 抢锁 → 成功拿到,T2 继续等待。

这种设计让非公平锁吞吐量更高(减少线程上下文切换),但可能造成饥饿;公平锁保障等待顺序,代价是性能略低。

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