什么是Java中的公平锁

一、什么是Java中的公平锁

1、公平锁（Fair）：加锁前检查是否有排队等待的线程，优先排队等待的线程，先来先得

2、非公平锁（Nonfair）：加锁时不考虑排队等待问题，直接尝试获取锁，获取不到自动到队尾等待

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4、首先Java中的ReentrantLock默认的lock（）方法采用的是非公平锁。

5、也就是不用考虑其他在排队的线程的感受，lock()的时候直接询问是否可以获取锁，而不用在队尾排队。

6、重点关注java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer类

7、几乎所有locks包下的工具类锁都包含了该类的static子类，足以可见这个类在java并发锁工具类当中的地位。

8、这个类提供了对操作系统层面线程操作方法的封装调用，可以帮助并发设计者设计出很多优秀的API

9、ReentrantLock当中的lock（）方法，是通过static内部类sync来进行锁操作

10、//定义成final型的成员变量，在构造方法中进行初始化

11、//根据参数初始化为公平锁或者非公平锁

12、public ReentrantLock(boolean fair)

13、 sync= fair? new FairSync(): new NonfairSync();

二、java中的非公平锁不怕有的线程一直得不到执行吗

1、首先来看公平锁和非公平锁，我们默认使用的锁是非公平锁，只有当我们显示设置为公平锁的情况下，才会使用公平锁，下面我们简单看一下公平锁的源码，如果等待队列中没有节点在等待，则占有锁，如果已经存在等待节点，则返回失败，由后面的程序去将此线程加入等待队列

2、通过上面的代码，我们可以推断，当使用公平锁的情况下，并且同一个线程的执行时间较长时，线程内部进行了多次的锁的获取和释放，效率非常低下，可以参加Lesson8中的demo：

3、demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平锁的情况下100个线程循环下单数为：857239882

4、demo Lesson8LockIntPerform:在使用ReentrantLock加非公平锁的情况下100个线程循环下单数为：860364303

5、demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平锁的情况下100个线程循环下单数为：19153640

6、demo Lesson8LockFairIntPerform:在使用ReentrantLock加公平锁的情况下100个线程循环下单数为：19076567

7、上面的demo中，在使用公平锁的情况下性能明显降低，非公平锁的性能是公平锁性能的几十倍以上，这和公平锁每次试图占有锁时，都必须先要进等待队列，按照FIFO的顺序去获取锁，因此在我们的实验情景下，使用公平锁的线程进行了频繁切换，而频繁切换线程，性能必然会下降的厉害，这也告诫了我们在实际的开发过程中，在需要使用公平锁的情景下，务必要考虑线程的切换频率。

8、接下来我们来看一下读写锁，通过看读写锁的实现源码，我们可以发现，读锁和写锁共用同一个等待队列，那么在采用非公平锁的情况下，如果读锁的线程执行时间比较长，并且读锁的并发比较高，那么写锁的线程便永远都拿不到锁，那么实际的情况会不会是这样呢？

9、demoLesson3WriteReadLock:此demo的读线程在不断的占用读锁，按照推论，写锁的线程是没有机会获取到锁的，但是实际情况是写锁的线程可以正常的获取到锁，那么是什么原因使得写锁的线程可以获取到锁的了？通过查看源代码，会发现有这样的一个方法：

10、上面的方法，实现了一个新的读线程获取锁的中断，它会读取等待队列中下一个等待锁的线程，如果它是获取写锁的线程，那么此方法返回为真，调用它的程序会把这个试图获取读锁的线程加入到等待队列，从而终止了读线程一直都在占有锁的情况。

三、java 锁有几种

1、乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁，而是指看待并发同步的角度。

2、悲观锁认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。

3、乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会采用尝试更新，不断重新的方式更新数据。乐观的认为，不加锁的并发操作是没有事情的。

4、从上面的描述我们可以看出，悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。

5、公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

6、非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。

7、缺点：可能会造成优先级反转或者某些线程饥饿现象(一直拿不到锁)。

8、对于Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。

9、对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

10、可重入锁的概念是自己可以再次获取自己的内部锁。

11、举个例子，比如一条线程获得了某个对象的锁，此时这个对象锁还没有释放，当其再次想要获取这个对象的锁的时候还是可以获取的（如果不可重入的锁的话，此刻会造成死锁）。说的更高深一点可重入锁是一种递归无阻塞的同步机制。

12、对于Java ReentrantLock而言,他的名字就可以看出是一个可重入锁，其名字是Re entrant Lock重新进入锁。

13、对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

14、独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

15、共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

16、对于Java ReentrantLock（互斥锁）而言，其是独享锁。

17、但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock（读写锁），其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写的过程是互斥的。

18、对于Synchronized而言，当然是独享锁。

19、分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁。对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

20、我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap（JDK7与JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock)。

21、当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在那一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。

22、但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。

23、分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

24、无法获取琐时，进线程立刻放弃剩余的时间片并进入阻塞（或者说挂起）状态，同时保存寄存器和程序计数器的内容（保存现场，上下文切换的前半部分），当可以获取锁时，进线程激活，等待被调度进CPU并恢复现场（上下文切换下半部分）

25、上下文切换会带来数十微秒的开销，不要在性能敏感的地方用互斥锁

26、2）写者必须互斥（只允许一个写者写，也不能读者写者同时进行）

27、3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）

28、自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。