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在Java中如何使用ReentrantLock实现公平锁控制_公平锁实践技巧

P粉602998670
发布: 2025-11-13 11:25:12
原创
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公平锁指线程按申请顺序获取锁,避免饥饿;2. ReentrantLock默认非公平,可通过new ReentrantLock(true)启用公平模式;3. 公平锁提升调度可预测性但降低性能。

在java中如何使用reentrantlock实现公平锁控制_公平锁实践技巧

在Java中,ReentrantLock 提供了比内置 synchronized 更灵活的锁机制,其中一个重要特性就是支持公平锁。默认情况下,ReentrantLock 使用的是非公平锁,但可以通过构造函数开启公平模式,从而实现线程按请求顺序获取锁,减少线程“饥饿”问题。

什么是公平锁

公平锁是指多个线程在竞争锁时,按照申请锁的先后顺序获得锁。也就是说,等待时间最长的线程会优先获取锁。这与非公平锁不同,非公平锁允许插队——即一个刚到达的线程可能比已在等待队列中的线程更早获得锁。

使用公平锁可以提升线程调度的可预测性和公平性,但通常会带来一定的性能开销,因为需要维护等待队列和严格的顺序控制。

如何创建公平的ReentrantLock

通过 ReentrantLock(boolean fair) 构造函数可以指定是否使用公平策略:

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  • new ReentrantLock(true):启用公平锁
  • new ReentrantLock(false):非公平锁(默认)

示例代码:

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import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class FairLockExample {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // 公平锁
    private int count = 0;

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行递增,count=" + count);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        FairLockExample example = new FairLockExample();

        Runnable task = example::increment;
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            new Thread(task, "Thread-" + i).start();
        }
    }
}
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在这个例子中,五个线程依次尝试获取锁。由于使用了公平锁,它们大概率会按照启动顺序执行,输出结果更接近线程的发起顺序。

公平锁的实践技巧与注意事项

虽然公平锁能提升调度公平性,但在实际使用中需要注意以下几点:

  • 性能损耗:公平锁需要维护队列和额外的线程唤醒逻辑,吞吐量通常低于非公平锁,尤其在高并发场景下更为明显。
  • 并不能完全保证绝对顺序:由于线程调度受操作系统影响,即使使用公平锁,也不能100%保证执行顺序完全一致,但整体趋势是先到先得。
  • 适合低并发或对响应公平性要求高的场景:例如资源分配、任务调度系统中,避免某些线程长期得不到执行。
  • 必须配合 try-finally 使用:确保 unlock() 在异常情况下也能执行,防止死锁。
  • 避免长时间持有锁:无论是否公平,长时间持锁都会加剧竞争,建议将耗时操作移出临界区。

总结

ReentrantLock 的公平锁通过构造函数设置为 true 即可启用,适用于需要控制线程访问资源顺序的场景。它提升了多线程环境下的公平性,但也带来了性能成本。合理评估业务需求,在公平性与性能之间做出权衡,才能发挥其最大价值。

基本上就这些,关键在于理解“先来先服务”的机制,并在必要时启用它。

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