公平锁和非公平锁

简介

公平锁

公平锁的获取方式是按照线程的申请顺序来获取锁，即先到先得。当多个线程同时竞争一个公平锁时，会按照线程的先后顺序依次获取锁资源。这种方式可以保证所有线程公平地访问共享资源，避免饥饿现象的发生。

公平锁的实现通常会维护一个等待队列，记录等待锁的线程，当锁释放时，从等待队列中选择最先等待的线程来获取锁。

公平锁的优点是保证了资源的公平分配，所有线程都有机会获取锁，避免了某些线程长时间无法获取锁的情况。但是，公平锁的实现需要维护一个等待队列，增加了额外的开销，并且在高并发场景下可能降低系统的吞吐量。

非公平锁

非公平锁的获取方式是无序的，不考虑线程的申请顺序，当锁可用时，任何线程都有机会获取锁。如果有多个线程同时竞争一个非公平锁，可能会出现某些线程连续获取锁的情况，导致其他线程长时间无法获取锁。

非公平锁的实现通常会优先尝试获取锁，如果获取失败才会进入等待状态，不会先进入等待队列。

非公平锁的优点是在高并发场景下，由于减少了等待队列的操作，可以获得更好的性能。但是，非公平锁可能会导致某些线程长时间无法获取锁，出现线程饥饿现象。

执行流程

非公平锁的吞吐率(单位时间内成功获取锁的平均速率)要比公平锁高很多。

公平锁

获取锁时，先将线程自己添加到等待队列的队尾并休眠，当某线程用完锁之后，会去唤醒等待队列中队首的线程尝试去获取锁，锁的使用顺序也就是队列中的先后顺序，在整个过程中，线程会从运行状态切换到休眠状态，再从休眠状态恢复成运行状态，但线程每次休眠和恢复都需要从用户态转换成内核态，而这个状态的转换是比较慢的，所以公平锁的执行速度会比较慢。

非公平锁

当线程获取锁时，会先通过 CAS 尝试获取锁，如果获取成功就直接拥有锁，如果获取锁失败才会进入等待队列，等待下次尝试获取锁。这样做的好处是，获取锁不用遵循先到先得的规则，从而避免了线程休眠和恢复的操作，这样就加速了程序的执行效率。

优缺点分析

公平锁的优点是按序平均分配锁资源，不会出现线程饿死的情况，它的缺点是按序唤醒线程的开销大，执行性能不高。

非公平锁的优点是执行效率高，谁先获取到锁，锁就属于谁，不会“按资排辈”以及顺序唤醒，但缺点是资源分配随机性强，可能会出现线程饿死的情况。