Java公平锁详解：AQS与CLH队列的应用

Java并发编程中的公平锁是Java Concurrency API的重要组成部分，它在处理多线程共享资源时提供了不同的策略。本文将深入探讨Java中的公平锁，特别是通过AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 类及其子类实现的锁机制。AQS是Java中所有同步器的基础框架，它抽象了独占锁和共享锁的概念，这两种锁类型在并发环境中有着不同的行为。 首先，理解"独占锁"是至关重要的。在Java中，独占锁如ReentrantLock，分为公平锁和非公平锁。公平锁遵循"先来先服务"的原则，确保线程获取锁的顺序与其请求锁的时间顺序一致，避免了优先级反转的问题。相比之下，非公平锁更倾向于优先满足优先级较高的线程，可能导致新来的线程长时间等待。 "公平锁"的实现依赖于CLH（Craig, Landin, and Hagersten）队列，这是一个非阻塞的FIFO队列，用于管理等待获取锁的线程。线程在竞争锁时，如果当前锁被占用，它们会进入CLH队列按顺序等待，而不是立即尝试获取。CLH队列通过自旋锁和CompareAndSwap (CAS) 方法保证了线程的插入和移除操作的原子性，从而保持了并发环境下的数据一致性。 CAS函数，全称为CompareAndSwap，是一种原子操作，允许线程在不中断其他操作的情况下检查并修改数据。这对于实现公平锁的线程调度至关重要，因为它确保了锁的获取过程是不可分割的，不会因为其他操作的干扰而破坏公平性。 共享锁，如ReentrantReadWriteLock.ReadLock，允许多个线程同时持有锁进行读操作，而不会阻止写操作。这在处理读多写少的场景中特别有用，比如数据库连接池或者读取缓存等。 掌握这些概念有助于开发者在实际项目中选择合适的锁策略，确保程序的并发性能和正确性。在后续章节中，还将介绍更多关于共享锁的实现以及如何在具体场景下运用它们。对于想要深入了解Java并发编程的读者来说，这部分内容不容错过。