公平锁如何防止线程饥饿

本文深入探讨了Java并发编程中如何使用公平锁来避免线程饥饿问题。在默认情况下，`ReentrantLock` 使用非公平锁，可能导致某些线程长时间无法获取锁而产生饥饿现象。**本文重点介绍了通过`new ReentrantLock(true)` 启用公平锁模式，确保线程按照申请顺序获取锁，遵循“先来先得”原则。**同时，结合 `try-finally` 块来保证锁的释放，并建议减少临界区代码量，从而有效避免线程因长时间等待而产生的饥饿。通过示例代码，详细展示了如何创建和使用公平锁，帮助开发者在实际应用中更好地控制线程的执行顺序，提升程序的并发性能和公平性。掌握公平锁的使用，对于构建稳定、高效的并发程序至关重要。

公平锁指线程按申请顺序获取锁，先来先得；在ReentrantLock中通过new ReentrantLock(true)启用公平模式，结合try-finally确保释放，减少临界区代码以避免饥饿。

在Java中，ReentrantLock 提供了比内置 synchronized 更灵活的锁机制。默认情况下，ReentrantLock 使用的是非公平锁，这意味着线程获取锁的顺序不一定是等待时间最长的线程优先，可能导致某些线程长时间得不到执行，即出现线程饥饿。为避免这种情况，可以使用公平锁。

什么是公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，也就是遵循“先来先得”的原则。当一个线程释放锁后，下一个获得锁的线程是等待时间最长的那个。

在 ReentrantLock 中，通过构造函数传入 true 可启用公平模式：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); // true 表示使用公平锁

如何使用公平锁避免饥饿

使用公平锁的关键在于确保所有竞争线程都有机会按序获得锁资源，从而防止某个线程因调度策略而长期被忽略。

• 创建公平锁实例：在声明 ReentrantLock 时指定参数为 true。
• 正确加锁与释放：使用 try-finally 块确保锁一定被释放，防止死锁或阻塞其他线程。
• 避免长时间持有锁：即使使用公平锁，若某个线程长时间占用锁，其他线程仍需等待很久。应尽量减少临界区代码量。

示例代码：

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 {
            // 模拟短时间操作
            count++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行了 increment，count=" + count);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

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

        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i 

在这个例子中，由于使用了公平锁，理论上各个线程会按照请求锁的顺序依次执行 increment 方法，减少了某个线程反复抢到锁而导致其他线程饿死的可能性。

公平锁的代价

虽然公平锁有助于避免饥饿，但它也有性能开销：

• 每次获取锁都需要检查等待队列，增加了上下文切换和系统调用的开销。
• 吞吐量通常低于非公平锁，因为非公平锁允许“插队”，能更高效地利用 CPU。

因此，只有在确实存在线程饥饿问题，或业务逻辑严格要求执行顺序时才推荐使用公平锁。

今天关于《公平锁如何防止线程饥饿》的内容介绍就到此结束，如果有什么疑问或者建议，可以在golang学习网公众号下多多回复交流；文中若有不正之处，也希望回复留言以告知！