Java并发编程（十六）：synchronized公平吗

大家好，我是欧阳方超，公众号同名。

1 概述

在Java编程中，synchronized关键字是实现线程安全的重要工具。然而，它的公平性问题常常引发讨论。本文将深入探讨Synchronized为何被视为非公平锁，以及这一特性对多线程编程的影响。

2 什么是非公平锁

非公平锁是指在多个线程争用同一把锁时，锁的获取顺序不遵循请求的顺序。当一个线程释放锁时，JVM并不保证等待队列中的线程会按照它们的等待顺序来获取锁。相反，新的或正在等待的线程可以直接尝试获取锁，这种设计旨在提高系统的吞吐量和效率。

3 Synchronized的设计初衷

Synchronized的设计目标主要是为了实现线程之间的同步，而非严格的公平性。其工作机制基于对象监视器（monitor），每个对象都有一个与之关联的监视器。当一个线程需要获取某个对象的锁时，它会首先尝试获取该对象关联的监视器。如果监视器被其他线程占用，该线程将进入等待队列。

3.1 效率优先

减少上下文切换：非公平锁允许新来的线程直接尝试获取锁，这样可以减少线程切换带来的开销，从而提升性能。
避免饥饿现象：尽管非公平锁可能导致某些线程等待时间变长，但在实际应用中，由于线程调度的不确定性，长时间无法获取锁（即饥饿现象）的情况较少发生。

3.2 非公平锁的特点

性能优势：由于减少了上下文切换的开销，非公平锁通常具有更好的性能表现。
潜在饥饿问题：虽然在大多数情况下不会出现，但在特定场景下，某些线程可能会长时间无法获得锁，这种现象称为饥饿

4 如何实现公平锁

如果需要更严格的公平性，可以使用ReentrantLock类。与synchronized不同，ReentrantLock允许开发者通过构造函数指定是否为公平锁。当设置为公平锁时，它会按照等待队列中线程请求的顺序来分配锁，从而实现更高程度的公平性。

Lock fairLock = new ReentrantLock(true); // 创建一个公平锁

4.1 公平锁的特点与使用场景

特点
顺序获取：线程按照请求锁的顺序依次获取锁。
避免饥饿：确保每个线程都有机会获取锁，避免长时间等待。
使用场景
任务调度：需要确保任务按照特定顺序执行。
资源分配：需要公平地分配有限资源。

5 总结

synchronized作为Java中的内置同步机制，其默认实现为非公平锁。这一设计基于性能考虑和避免饥饿现象，是多线程编程中的一种折中方案。在大多数场景下，其性能优势足以弥补不公平性带来的潜在问题。然而，在需要严格控制执行顺序和资源分配的场合，使用ReentrantLock等其他工具可能更为合适。
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