ReentrantLock支持公平锁和非公平锁，而synchronized只支持非公平锁对吗

ReentrantLock是一种高级互斥锁，它在Java并发包中提供了一种比synchronized更灵活的锁定机制。它的关键特性之一就是支持公平性和非公平性。公平锁意味着获取锁的线程按照请求锁的顺序排队，先等待的线程会优先获得；而非公平锁则不保证这种有序性，新到来的线程可能会立即抢得锁，即便前面还有线程正在等待。 当你创建ReentrantLock实例时，默认情况下它是非公平锁，即新来的请求可以立即尝试获取锁，而不必等待已经在等待的线程。如果你想让锁按请求顺序分配，你可以通过ReentrantLock的构造函数传入`true`作为公平模式，例如`new ReentrantLock(true)`，这将创建一个公平锁。

<think>好的，我现在需要分析Java中ReentrantLock的公平锁机制，以及它是否完全保证公平性。首先，我得回忆一下ReentrantLock的基本知识。ReentrantLock是Java并发包中的一个类，提供了比synchronized更灵活的锁机制，支持公平锁和非公平锁两种模式。用户的问题是关于公平锁是否完全公平，所以需要深入理解其实现原理。 根据引用资料，比如引用[3]提到公平锁和非公平锁在源码上的区别，公平锁的lock()方法直接调用acquire(1)，而非公平锁会先尝试CAS获取锁。这可能意味着公平锁在获取锁时不会插队，而是严格按照等待队列的顺序来。那公平锁是否真的能完全保证线程获取锁的顺序呢？ 接下来，引用[4]提到，在等待锁的过程中，如果有新线程试图获取锁，非公平锁有很大几率直接获取，而公平锁则不会，这样可能确保先来的线程先获得锁。但是，是否存在例外情况？比如，当一个线程释放锁时，如何唤醒等待队列中的下一个线程？ 需要查看ReentrantLock的源码，特别是公平锁的获取过程。公平锁的tryAcquire方法会检查是否有等待时间更长的线程，如果有，则当前线程必须排队。但可能有些情况下，比如可重入的情况，当前持有锁的线程再次获取时可以直接获得，不需要排队，这可能影响公平性。 另外，引用[1]中的示例代码展示了公平锁的使用，但可能没有涵盖所有情况。例如，当线程在等待队列中被唤醒时，是否有可能被新来的线程抢占？根据AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的实现，公平锁的acquire方法会先检查队列中是否有前驱节点，如果有，则无法获取锁，必须排队。这样，新来的线程无法插队，保证了公平性。 但可能存在一些细节问题，比如CLH队列的实现是否严格按顺序唤醒线程，或者是否有其他机制导致顺序被打破。比如，某个线程被中断或超时，可能会从队列中移除，这时候后续线程如何获取锁？ 综合来看，ReentrantLock的公平锁在正常情况下严格按照等待队列的顺序分配锁，但由于可重入性和某些特殊操作（如中断、超时），可能存在一些例外情况。但总体而言，公平锁的设计意图是尽可能保证公平，但并不能保证绝对的公平，因为操作系统调度等因素也可能影响线程执行的顺序。 然后，用户的问题是关于是否“完全”公平，所以需要指出即使在公平模式下，某些情况下仍可能无法完全保证公平，但整体上比非公平锁更公平。同时，要引用相关资料中的内容来支持分析，比如引用[3]中的源码对比，说明公平锁在获取时直接进入队列，而非公平锁先尝试获取，从而影响公平性。</think>### Java ReentrantLock 公平锁的公平性分析 #### 1. **公平锁的机制原理** ReentrantLock 的公平锁通过 **AQS（AbstractQueuedSynchronizer）** 的等待队列实现线程调度。当线程尝试获取锁时： - **公平锁**：直接调用 `acquire(1)`，进入 AQS 队列排队。`tryAcquire()` 方法会检查队列中是否存在等待时间更长的线程。若存在，则当前线程必须加入队列尾部等待；若不存在，则尝试获取锁[^3][^4]。 - **非公平锁**：先尝试通过 CAS 快速获取锁（插队），失败后再进入队列。 **公平锁的核心逻辑**： ```java // 公平锁的 tryAcquire 方法 protected final boolean tryAcquire(int acquires) { if (getState() == 0) { if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) { setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); return true; } } // 检查是否可重入（当前线程已持有锁） else if (Thread.currentThread() == getExclusiveOwnerThread()) { // 可重入逻辑 } return false; } ``` 此处 `hasQueuedPredecessors()` 会检查队列中是否有其他线程等待，确保只有队首线程能获取锁。 --- #### 2. **是否完全公平？** 公平锁**设计目标是尽可能保证公平**，但在以下场景中可能无法完全公平： 1. **可重入性**： 持有锁的线程再次获取锁时（可重入），无需排队，直接成功。此时新请求的线程即使等待更久，也无法抢占。 2. **线程调度不确定性**： 操作系统对线程的调度可能影响队列唤醒顺序。例如，队列中的线程 A 被唤醒时，可能因 CPU 时间片分配延迟，导致实际执行顺序与队列顺序不一致。 3. **中断或超时**： 若队列中的线程因中断或超时被移除，后续线程的唤醒顺序可能发生变化，但仍遵循队列剩余节点的顺序。 --- #### 3. **与非公平锁的对比** | **场景** | **公平锁** | **非公平锁** | |------------------------|-----------------------------------|-----------------------------------| | 新线程直接尝试获取锁 | ❌ 必须排队 | ✅ 可能直接抢占（插队） | | 吞吐量 | 较低（频繁线程切换） | 较高（减少线程切换） | | 饥饿风险 | 无 | 可能存在（长时间等待的线程被插队） | --- #### 4. **结论** - **ReentrantLock 公平锁在正常场景下严格按队列顺序分配锁**，满足“先到先得”的公平性。 - **不完全公平的例外情况**：可重入、线程调度、中断/超时等场景可能导致轻微偏差，但这些属于设计上的权衡，而非漏洞。 ---