ReentrantLock实现公平锁和非公平锁

在 Java 里，公平锁和非公平锁是多线程编程中用于同步的两种锁机制，它们的主要差异在于获取锁的顺序规则。下面是对二者的详细介绍：

公平锁

公平锁遵循 "先来先服务" 原则，也就是线程获取锁的顺序和请求锁的顺序一致。先请求锁的线程会优先获得锁，这样可以保证每个线程都有公平的机会获取锁，避免某个线程长时间等待。

不过，公平锁在实现公平性时会增加额外的开销，因为需要维护一个有序的等待队列。当一个线程释放锁后，会从队列头部选取下一个线程来获取锁。

非公平锁

非公平锁不保证线程获取锁的顺序和请求锁的顺序一致。当锁被释放时，任何等待的线程都有机会获取锁，而不考虑其请求的先后顺序。

非公平锁可能会让某些线程先于等待时间长的线程获取锁，从而产生 "饥饿" 现象，即部分线程长时间得不到锁。但非公平锁的性能通常比公平锁要好，因为它减少了线程上下文切换和等待队列管理的开销。

实现公平锁和非公平锁

在创建ReentrantLock时可以指定true或者false在指定公平或者非公平锁（ReentrantLock和Synchronized关键字默认是非公平锁），像下面这样

java 复制代码

// 创建公平锁
Lock fairLock = new ReentrantLock(true);
// 创建非公平锁
Lock unfairLock = new ReentrantLock(false);

如下是测试ReentrantLock实现公平锁和非公平锁的代码

java 复制代码

class Worker implements Runnable {
    private final Lock lock;
    private final String name;

    public Worker(Lock lock, String name) {
        this.lock = lock;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println(name + " 获得锁，正在执行任务 " + i);
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println(name + " 释放锁");
            }
        }
    }
}

public class FairAndUnFair {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建公平锁
        Lock fairLock = new ReentrantLock(true);
        // 创建非公平锁
        Lock unfairLock = new ReentrantLock(false);

        // 使用公平锁
        System.out.println("使用公平锁：");
        Thread t1 = new Thread(new Worker(fairLock, "线程1"));
        Thread t2 = new Thread(new Worker(fairLock, "线程2"));
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 使用非公平锁
        System.out.println("\n使用非公平锁：");
        t1 = new Thread(new Worker(unfairLock, "线程1"));
        t2 = new Thread(new Worker(unfairLock, "线程2"));
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

在这个示例中，ReentrantLock构造函数的参数true表示创建公平锁，false表示创建非公平锁。

适用场景

公平锁：适用于对公平性要求较高的场景，如任务调度系统，需要保证每个任务都能按顺序执行。
非公平锁：适用于对性能要求较高，且对公平性要求较低的场景，如高并发的缓存系统。