JAVA并发(8)—AQS公平锁为什么会比非公平锁效率低(源码分析)

源码

非公平锁加锁:

//该方法时子类实现
final void lock() {  
    //线程进入后,先尝试加锁
    if (compareAndSetState(0, 1))  
        //加锁成功后,记录加锁成功的线程(以便可重入)
        setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());  
    else  
       //AQS的父类方法
        acquire(1);  
}  

公平锁加锁:

//该方法由子类实现
final void lock() {  
    //AQS的父类方法
    acquire(1);  
}  

独占锁解锁:

public final boolean release(int arg) {  
   //改变标志位,即status-1,若status==0,那么该方法返回true。
    if (tryRelease(arg)) {  
        Node h = head;  
        //waitStatus!=0,即可以理解为=-1,即当前节点释放锁时,需要通知后续节点。
        if (h != null && h.waitStatus != 0)  
             //释放节点的线程
            unparkSuccessor(h);  
        return true;  
    }  
    return false;  
}  

解析

在源码中,可以得出结论:若使用非公平锁加锁,那么线程进入后,会立即尝试一次加锁,加锁失败后。公平锁和非公平锁执行相同的逻辑。

1. 为什么公平锁的效率低呢?

在独占锁解锁过程中,在tryRelease中修改标识位(status)。倘若status==0,此时一个线程进入。

  • 非公平锁:该线程立即会获取锁;
  • 公平锁:该线程会去等待队列(sync queue)中排队并阻塞。而AQS会唤醒第一个排队的线程去获取锁,在这个过程中,锁的性能一直被浪费。

总接下:公平锁效率慢的原因:

  1. 当锁资源空闲时,即使有新线程进入,公平锁大多数情况下需要借助操作系统唤醒第一个排队的节点线程,让他去抢占锁;
  2. 寻找第一个排队的节点线程时,会采取tail节点向前遍历。可能也会有些性能上的问题;

上面红字标出的是挖出了两个坑?为什么绝大多数情况下借助OS?为什么tail节点要从后往前遍历?

2. 公平锁的一定效率低?(大多数情况下借助OS)

但是公平锁的效率也不一定低,我们对一个代码块使用了锁。

  1. 若是线程交替执行sync queue是不会被创建,每个线程都是通过CAS来获取锁。性能是相同的。
  2. 若是线程并发执行sync queue此时才会被创建。线程尝试加锁时,会判断队列中是否有节点在排队。若是队列不存在,或队列中只有一个head节点,那么该线程会立即执行CAS尝试加锁。
  3. 若线程和队列中第一个排队的节点的线程相同,那么该线程也会立即尝试加锁。

也就是说,若是这几种情况,公平锁和非公平锁的效率相同。

3. tail节点往前遍历

这还得从加锁过程中说起

private Node enq(final Node node) {  
     for (;;) {  
         Node t = tail;  
         if (t == null) { // Must initialize  
             if (compareAndSetHead(new Node()))  
                 tail = head;  
         } else {  
            //步骤1
             node.prev = t;  
            //步骤2 原子性,tail指针只会指向一个node节点
             if (compareAndSetTail(t, node)) {  
                //步骤3 原子性,旧tail  ---> 新tail的过程。
                 t.next = node;  
                 return t;  
             }  
         }  
     }  
 }  

独占锁-加锁过程 文章详见...

上述源码除了CAS外不是线程安全的。而他们又同时操纵了tail节点对象。可能就有并发安全问题。所以要借助于自旋+CAS来保证每一个节点都会尾插到链表中。

若是执行完步骤2但未执行步骤3思考下这么个问题,是不是从head往后遍历,会最终丢失tail节点?
但是步骤1已经执行完毕,那么实际上tail节点若往前遍历,那么可以遍历到整个链表。
所以最终选择了从后往前遍历。

4. 为什么只有waitStatus!=0时,才会唤醒线程?

waitStatus不是节点自己设置的,而是后继节点设置的。这个标识位就好像一个闹钟,提醒节点释放锁时,你后面有人在排队。你需要唤醒后面等待的节点。

5. 为什么最终要唤醒waitStatus<=0的节点?

//waitStatus默认值为0
static final int CANCELLED =  1;
static final int SIGNAL    = -1;
static final int CONDITION = -2;
static final int PROPAGATE = -3;

因为waitStatus==1的节点,是CANCELLED节点,即被取消的节点。

相关阅读

JAVA并发(1)—java对象布局
JAVA并发(2)—PV机制与monitor(管程)机制
JAVA并发(3)—线程运行时发生GC,会回收ThreadLocal弱引用的key吗?
JAVA并发(4)— ThreadLocal源码角度分析是否真正能造成内存溢出!
JAVA并发(5)— 多线程顺序的打印出A,B,C(线程间的协作)
JAVA并发(6)— AQS源码解析(独占锁-加锁过程)
JAVA并发(7)—AQS源码解析(独占锁-解锁过程)
JAVA并发(8)—AQS公平锁为什么会比非公平锁效率低(源码分析)
JAVA并发(9)— 共享锁的获取与释放
JAVA并发(10)—interrupt唤醒挂起线程
JAVA并发(11)—AQS源码Condition阻塞和唤醒
JAVA并发(12)— Lock实现生产者消费者

`

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 211,423评论 6 491
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,147评论 2 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,019评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,443评论 1 283
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,535评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,798评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,941评论 3 407
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,704评论 0 266
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,152评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,494评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,629评论 1 340
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,295评论 4 329
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,901评论 3 313
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,742评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,978评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,333评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,499评论 2 348

推荐阅读更多精彩内容