讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

如何通过 Semaphore 的公平模式源码理解 AQS 如何在资源受限时平衡不同线程的等待权重

大瑶小哥_5696

大瑶小哥_5696

发布时间:2026-04-23 17:55:25

|

978人浏览过

|

来源于php中文网

原创

公平模式下线程严格按acquire()调用时序排队,由hasQueuedPredecessors()前置检查决定是否入队;返回true则必须入队,false才CAS竞争;该机制保障FIFO但不提升吞吐,仅增强延迟可预测性。

如何通过 semaphore 的公平模式源码理解 aqs 如何在资源受限时平衡不同线程的等待权重

公平模式下线程排队逻辑由 hasQueuedPredecessors() 决定

公平模式的“公平”不是指线程优先级或响应时间均等,而是严格按调用 acquire() 的时序入队和出队。关键判断在 FairSync.tryAcquireShared() 中反复调用的 hasQueuedPredecessors() ——它检查当前线程是否是同步队列头节点的后继者。只要队列非空(哪怕只是个虚拟头节点),新线程就放弃直接竞争,直接入队。

这意味着:即使此时有空闲许可,只要前面有人在等,新线程也得老老实实排后面。非公平模式则跳过这步,先 CAS 尝试抢一次再说。

  • hasQueuedPredecessors() 返回 true → 当前线程必须入队,不抢
  • 返回 false → 才会进入 getState() 和 compareAndSetState() 竞争流程
  • 这个检查发生在每次 acquire() 调用的最开始,不是只在首次失败后补查

tryAcquireShared() 的自旋逻辑与 state 更新不可分割

AQS 共享模式下,tryAcquireShared() 必须返回一个整数:负值表示失败并入队,0 表示成功但无需唤醒后继,正值表示成功且可唤醒多个后继。公平模式的实现里,这个返回值直接来自 available - acquires 的计算结果,而 available 是 getState() 的瞬时快照。

所以即便多个线程几乎同时到达,它们看到的 state 值可能一致,但只有第一个成功 CAS 修改成功的线程能继续;其余全部失败并入队 —— 这就是 AQS 用 CAS + 队列组合解决“竞态窗口”的核心机制。

  • 返回负值(如 -1)→ 线程被挂起,加入 AQS 同步队列尾部
  • 返回正值(如 2)→ 当前线程获取成功,且后续等待者可能被批量唤醒
  • 没有锁住整个临界区,全靠 compareAndSetState() 的原子性保一致性

公平模式不提升吞吐量,但让 acquire() 延迟更可预测

公平模式的代价是上下文切换更频繁、平均延迟略高:每个被拒的线程都要走一遍入队 → 挂起 → 被唤醒 → 再次尝试的路径。而非公平模式下,刚释放许可的线程可能立刻被新到线程“截胡”,省掉一次挂起/唤醒开销。

但在资源长期紧张(比如许可数远小于并发线程数)的场景下,公平模式能避免某些线程饿死 —— 因为它的等待权重完全由入队时间决定,跟线程调度器偏好、CPU 时间片分配无关。

  • 高负载下,非公平模式可能出现某线程连续获取多次,而另一线程卡在队尾几十秒
  • 公平模式下,第 N 个调用 acquire() 的线程,大概率就是第 N 个拿到许可的线程
  • 注意:release() 操作本身不区分公平/非公平,它总是唤醒队列头部节点

别把 new Semaphore(n, true) 当成“绝对公平”的银弹

构造时传 true 只影响 acquire() 的排队策略,不影响其他行为:比如 tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) 在超时前仍会按公平逻辑排队;drainPermits() 和 reducePermits() 也不受公平性开关控制;更关键的是,JVM 线程调度本身就不保证实时性 —— 即便你排在队头,OS 也可能暂时不给你 CPU 时间片。

真正影响“感知公平性”的,往往是上层业务逻辑:比如一个线程 acquire() 成功后做了 5 秒 IO,另一个线程在它释放前又调了 10 次 acquire(),那这 10 次都会被塞进队列,但它们之间仍是 FIFO,不会因为第 10 次调用更“急迫”就被插队。

  • 公平模式只管“谁先来”,不管“谁更需要”或“谁等得更久”
  • 如果业务需要按优先级或 SLA 分配许可,得自己在 Semaphore 外包一层调度逻辑
  • acquireUninterruptibly() 在公平模式下依然遵循排队顺序,但会忽略中断信号

公平模式的源码路径非常干净,它没引入额外状态或分支,纯粹靠 AQS 队列 + 一次前置检查完成语义约束。容易被忽略的一点是:hasQueuedPredecessors() 的实现本身不加锁、不阻塞,但它依赖 AQS 内部 head 和 tail 指针的 volatile 语义 —— 这才是公平性得以跨线程成立的底层基础。

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

创客贴AI

创客贴AI是一款AI图像与设计工具,AI辅助的智能在线设计工具。

二狗PPT
二狗PPT Hot

一款AI演示文稿工具,主要用于专为中式职场打造的AI PPT生成工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

UP简历
UP简历 Hot

一款AI办公效率工具,主要用于基于AI技术的免费在线简历制作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

花生AI
花生AI Hot

一款AI视频创作工具,主要用于B站推出的AI视频创作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

讯飞智作

讯飞智作是一款AI视频创作工具,AI文本配音工具,数字人课程、营销视频制作。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

UpDream
UpDream Hot

一款AI视频创作工具,主要用于哔哩哔哩推出的自研AI视频创作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

11737

2023.06.15

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

8842

2023.07.05

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

7572

2023.07.31

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

1244

2023.08.01

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

1008

2023.08.02

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1496

2023.08.02

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

3069

2023.08.02

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

20331

2023.08.03

Uvicorn 报错与问题解决教程
Uvicorn 报错与问题解决教程

本专题汇总了Uvicorn服务器常见问题与报错解决的教程合集,涵盖启动失败、端口占用、模块导入错误、事件循环冲突及热重载失效等典型故障的排查思路。同时整理了多进程与Worker配置、SSL/HTTPS证书报错、跨域与代理配置等实战解决方案,助你快速定位并解决Uvicorn运行中的各类问题。

0

2026.11.02

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn