ReentrantLock分为公平锁和非公平锁，那底层分别是如何实现的

秒速五厘米 2024-05-24 04:49 37阅读 0赞

ReentrantLock在Java中是通过AbstractQueuedSynchronizer（AQS）框架实现的，它提供了公平锁（FairSync）和非公平锁（NonfairSync）两种模式。这两种锁的实现主要区别在于获取锁的策略。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class ReentrantLockDemo {
    
        // 非公平锁
        private static final ReentrantLock nonFairLock = new ReentrantLock();
    
        // 公平锁
        private static final ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true); // 传入true参数表示使用公平锁
    
        public static void main(String[] args) {
            //demonstrateLock(nonFairLock, "Non-Fair Lock");
            demonstrateLock(fairLock, "Fair Lock");
        }
    
        private static void demonstrateLock(ReentrantLock lock, String lockType) {
            class Task implements Runnable {
                @Override
                public void run() {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        lock.lock();
                        try {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquired " + lockType + ", iteration: " + i);
                            Thread.sleep(10); // 模拟持有锁时的工作
                        } catch (InterruptedException e) {
                            Thread.currentThread().interrupt();
                        } finally {
                            lock.unlock();
                        }
                    }
                }
            }
    
            Thread t1 = new Thread(new Task(), "Thread-1");
            Thread t2 = new Thread(new Task(), "Thread-2");
    
            t1.start();
            t2.start();
    
            try {
                t1.join(); // 等待所有线程完成
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

公平锁（FairSync）的实现：

![2a5bc4c089b413e1cd5815ada94ffd90.png][]

公平锁在尝试获取锁时，会首先检查队列中是否有其他等待的线程。如果有其他线程已经在等待队列中，那么新来的线程就会加入到队列的末尾排队等待，而不是尝试直接获取锁。这样可以确保线程按照它们请求锁的顺序来获取锁，体现了公平性。公平锁的实现步骤大致如下：

1. 调用\`lock()\`方法时，首先通过CAS操作尝试快速获取锁。  
2. 如果失败，检查AQS的等待队列中是否已经有线程在等待。如果有，当前线程就加入到队列末尾等待，不会进行进一步的尝试。  
3. 当前线程会进入阻塞状态，直到被AQS唤醒，通常是前一个持有锁的线程释放锁并唤醒它。

![0efd00bf86c0c478ae05b508f0654f2a.png][]

\#\#\# 非公平锁（NonfairSync）的实现：

![5e63758fdb6c9811797f62befad16c3f.png][]

非公平锁在尝试获取锁时，不管队列中是否有其他线程在等待，总是会先尝试直接通过CAS操作快速获取锁，这可能导致新来的线程“插队”，获得锁的机会优于已经在队列中等待的线程。这种设计牺牲了公平性以换取更高的吞吐量。非公平锁的实现步骤大致如下：

1. 在\`lock()\`方法中，同样首先尝试通过CAS操作快速获取锁，即使此时有其他线程已经在队列中等待。  
2. 如果快速获取失败，非公平锁仍然可能会继续尝试CAS获取锁，即使队列中已有等待线程。这意味着它可能在某些情况下直接获取锁，跳过队列中的其他线程。  
3. 只有当多次尝试CAS获取锁都失败后，才会将当前线程加入到等待队列，并进入阻塞状态。

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无论是公平锁还是非公平锁，它们都使用了AQS的内部FIFO队列来管理等待的线程，以及通过状态位（state）和等待节点（Node）来协调线程的阻塞与唤醒。此外，ReentrantLock还支持可重入特性，即已经持有锁的线程再次请求相同锁时可以直接获取，而不需要再次排队。

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