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hello啊，各位观众姥爷们！！！本baby今天又来报道了！哈哈哈哈哈嗝🐶
面试官：ReentrantLock 如何实现公平锁的？
ReentrantLock 公平锁的实现原理
ReentrantLock 的公平锁通过 AQS（AbstractQueuedSynchronizer） 的同步队列（CLH 队列变体）和 严格的顺序检查机制 实现，确保线程按照请求锁的顺序获取锁。以下是其核心实现细节：
1. 公平锁与非公平锁的核心区别
公平锁与非公平锁的唯一差异在于 获取锁时的策略：
- 非公平锁：新线程可以直接尝试抢占锁（即使队列中有线程在等待）。
- 公平锁：新线程必须检查队列中是否有等待线程，若有则排队，严格按 FIFO 顺序获取锁。
2. 公平锁的实现关键
(1) tryAcquire 方法的重写
公平锁的 tryAcquire 方法中，必须先检查同步队列中是否有其他线程在排队，若无才允许尝试获取锁。这是通过 hasQueuedPredecessors() 方法实现的。
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {final Thread current = Thread.currentThread();int c = getState();if (c == 0) {// 关键点：只有队列中没有等待线程时，才尝试获取锁if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {setExclusiveOwnerThread(current);return true;}} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {// 重入逻辑与非公平锁一致int nextc = c + acquires;setState(nextc);return true;}return false;
}
(2) hasQueuedPredecessors() 方法
该方法判断当前线程是否是队列中的第一个有效节点（即是否有其他线程更早地请求锁）：
public final boolean hasQueuedPredecessors() {Node t = tail; // 队列尾节点Node h = head; // 队列头节点Node s;// 队列不为空，且头节点的下一个节点存在，且该节点关联的线程不是当前线程return h != t &&((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
- 返回
true：队列中存在比当前线程更早等待的线程，当前线程必须排队。 - 返回
false：队列为空或当前线程是队列中的第一个有效节点，允许尝试获取锁。
3. 公平锁的工作流程
(1) 线程首次获取锁
- 线程调用
lock()方法。 - 调用
acquire(1)，触发tryAcquire。 - 若
state=0（锁未被占用）：- 检查队列中是否有等待线程（
hasQueuedPredecessors()）。 - 若无等待线程：尝试 CAS 修改
state为 1，成功则获取锁。 - 若有等待线程：封装为
Node加入队列尾部，进入阻塞状态。
- 检查队列中是否有等待线程（
(2) 锁释放后唤醒后续线程
- 持有锁的线程调用
unlock()，释放锁（state=0）。 - AQS 唤醒队列中第一个有效节点（头节点的后继节点）关联的线程。
- 被唤醒的线程再次尝试
tryAcquire，此时队列中无更早的等待线程，成功获取锁。
4. 公平锁的严格顺序保证
公平锁通过以下机制确保顺序性：
- 禁止插队：新线程必须检查队列中是否有等待线程，无法直接抢占锁。
- 队列唤醒：锁释放时，只唤醒队列中的第一个有效节点，确保先进先出。
5. 公平锁的代价
- 性能开销：
每次获取锁都需要检查队列状态，增加 CAS 操作和线程切换次数。 - 吞吐量降低：
严格的顺序性可能导致 CPU 空闲（例如，队列中的线程唤醒需要时间）。
6. 代码示例：公平锁的完整获取流程
// 创建公平锁
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);// 加锁过程
fairLock.lock();
try {// 临界区代码
} finally {fairLock.unlock();
}
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