【并发编程】公平锁与非公平锁的区别

在Java的concurrent包中，公平锁与非公平锁是很常见的概念，ReentrantLock、ReadWriteLock默认都是非公平模式。

非公平锁的效率为什么会高于公平锁呢？那么公平锁与非公平锁又有什么区别呢？、

概念解释

首先从字面意思理解，公平锁自然是遵循FIFO（先进先出）原则的，先到的线程会优先获取资源，后到的会进行排队等待，而非公平锁是不遵循这个原则的。

图解

tip: 该图出自 https://www.jianshu.com/p/f584799f1c77

源码解析

    public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
    }

    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

• 可以看到ReentrantLock默认使用的是非公平锁。
• 公平锁和非公平锁分别使用了FairSync与NonfairSync实现

非公平锁

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
	final Thread current = Thread.currentThread();
	int c = getState();
	if (c == 0) {
		if (compareAndSetState(0, acquires)) {
			setExclusiveOwnerThread(current);
			return true;
		}
	}
	else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
		int nextc = c + acquires;
		if (nextc < 0) // overflow
			throw new Error("Maximum lock count exceeded");
		setState(nextc);
		return true;
	}
	return false;
}

• 可以看到非公平锁里，判断当前锁占用状态==0直接会进行compareAndSetState尝试获取锁。若此时有线程排队，可能争夺不过资源。所以这是非公平的
• 在非公平锁里，因为可以直接compareAndSetState来获取锁，不需要加入队列，然后等待队列头线程唤醒再获取锁这一步骤，所以效率较快

公平锁

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
	final Thread current = Thread.currentThread();
	int c = getState();
	if (c == 0) {
		if (!hasQueuedPredecessors() &&
			compareAndSetState(0, acquires)) {
			setExclusiveOwnerThread(current);
			return true;
		}
	}
	else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
		int nextc = c + acquires;
		if (nextc < 0)
			throw new Error("Maximum lock count exceeded");
		setState(nextc);
		return true;
	}
	return false;
}

• 在公平锁里，判断当前锁占用状态==0后，会继续判断hasQueuedPredecessors，即当前队列是否有排队的情况，如果没有才会尝试获取锁
• 这样可以保证遵循FIFO的原则，每一个先来的线程都可以最先获取到锁，但是增加了上下文切换与等待线程的状态变换时间。所以效率相较于非公平锁较慢。