ReentrantLock中的公平锁和非公平锁的底层实现
2026/6/26大约 4 分钟面试题面试题
一、 标准面试回答模版（建议背诵）
面试官： ReentrantLock 中的公平锁和非公平锁有什么区别？底层是怎么实现的？
Fox版标准回答：
“它们的核心区别在于抢锁的逻辑（TryAcquire）不同，也就是‘是否允许插队’。
- 非公平锁（Non-Fair Lock，默认）：
- 逻辑：不管队列里有没有人排队，新来的线程都会先尝试直接抢锁（CAS）。
- 结果：如果抢到了，就直接插队执行，不用排队；如果没抢到，再老老实实去 AQS 队列尾部排队。
- 优势：性能更高。因为它利用了‘线程唤醒的延迟时间’，减少了线程挂起和恢复的上下文切换开销。
- 公平锁（Fair Lock）：
- 逻辑：新来的线程在抢锁前，必须先判断 AQS 队列里有没有人排队（调用
hasQueuedPredecessors）。 - 结果：只要队列里有人，它就不能抢，必须去队尾排队。严格遵守‘先来后到’。
- 优势：避免‘线程饥饿’问题，但吞吐量比非公平锁低很多。”
二、 源码级对比
面试时，直接指出源码中相差的那一行代码，是最有说服力的。
ReentrantLock 内部有两个静态内部类：NonfairSync 和 FairSync。
1. 非公平锁 (NonfairSync)
Look at me! 它的特点是：上来就抢，抢不到再进正常的流程。
static final class NonfairSync extends Sync {
// 加锁入口
final void lock() {
// 【第一步插队】：不管三七二十一，先 CAS 试一下能不能把 State 从 0 变 1
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1); // 失败了才走正常的 AQS 流程
}
// AQS 回调的尝试获取锁逻辑
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
// ... 省略部分代码 ...
int c = getState();
if (c == 0) {
// 【第二步插队】：发现锁是空的，直接 CAS 抢，根本不看队列！
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
return true;
}
}
// ...
}2. 公平锁 (FairSync)
Look at me! 注意看它多出的那一行判断：!hasQueuedPredecessors()。
static final class FairSync extends Sync {
final void lock() {
acquire(1); // 直接走 AQS 流程，不进行“上来就抢”的骚操作
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
// 【关键区别】：就算现在锁是空的（c==0），我也不能直接抢！
// 必须先问问：队列里前面有没有人？(hasQueuedPredecessors)
// 如果没人排队，我才能 CAS。
if (!hasQueuedPredecessors() && compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
// ...
return false;
}
}三、 Fox的深度解析
如果面试官问：“为什么非公平锁性能比公平锁高那么多？”
你要画出这个“时间差”逻辑：
Fox版解析：
“这利用了线程调度的延迟。
- 假设线程 A 释放锁，它需要去唤醒队列头部的线程 B。
- 关键点： 唤醒线程 B 是需要时间的（从内核态切换回用户态，调度器分配时间片）。
- 在这段‘B 还没完全醒过来’的空档期，如果正好来了一个线程 C。
- 非公平模式下：C 发现锁是空的（State=0），直接 CAS 抢走了，执行代码，然后迅速释放。
- 等 B 真正醒过来时，发现锁又空了，或者 C 刚释放完，B 也能拿到锁。
结论： 非公平锁利用了这个空档期，让 C 线程‘白嫖’了一次执行机会，大大提升了系统的整体吞吐量。而在公平模式下，C 只能干瞪眼等着，浪费了这段 CPU 时间。”
拓展视频：