java线程池相关知识

在使用线程池的时候，当等待队列满了之后，会启动新的线程执行新来的线程，这样新来的线程反而更快被执行，这样对还在等待队列中的线程似乎不公平

你说得很对，这正是 ThreadPoolExecutor 的线程池策略设计里存在的一个“公平性问题”。我们详细分析一下：

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1️⃣ Java 线程池执行流程回顾（核心概念）

ThreadPoolExecutor 有三个关键参数：

1. corePoolSize：核心线程数
2. maximumPoolSize：最大线程数
3. workQueue：等待队列（BlockingQueue 类型）

执行逻辑简化如下：

1. 提交任务

   • 如果当前线程数 < corePoolSize → 创建核心线程执行任务

2. 核心线程已满

   • 将任务放入等待队列

3. 等待队列满

   • 如果线程数 < maximumPoolSize → 创建新线程执行任务

4. 线程数达到 maximumPoolSize 且队列满

   • 触发拒绝策略（DiscardPolicy、AbortPolicy 等）

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2️⃣ 公平性问题

你提到的情况：

• 等待队列里已经有任务 A、B、C
• 队列满了，新任务 D 来了
• 新线程直接执行 D，而 A、B、C 还在队列里等待

➡ 结果：新任务 D 先被执行，老任务反而被延迟

这就是 线程池对任务调度的不公平，原因是：

• 队列满时，线程池直接创建 非核心线程执行新任务
• 队列里的任务必须等待 已有线程空闲 才能执行
• JVM / 操作系统调度线程可能导致队列任务进一步延迟

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3️⃣ 设计意图

• 吞吐量优先：线程池设计目标是最大化并行度，而不是严格的 FIFO 公平性
• 保证核心线程饱和：核心线程 + 队列优先
• 防止队列无限增长：当队列满了才扩展线程，保证系统资源不会无限消耗

所以对队列里任务“不公平”是线程池有意的设计权衡，而不是 bug。

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4️⃣ 解决方案（如果需要公平性）

1. 使用公平队列

   • new LinkedBlockingQueue<>(capacity) 可以选择 公平模式（FIFO）

2. 使用自定义拒绝策略

   • 当队列满时，可以把任务放回队列或阻塞提交线程，保证先到先执行

3. 使用 SynchronousQueue

   • SynchronousQueue 没有容量，直接由线程消费，提交的任务会立即触发线程创建 → 更接近公平但可能导致线程爆炸

4. 调节线程池参数

   • 核心线程数 + 队列容量设计合理，尽量避免队列满

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✅ 总结：

• 线程池在队列满时 新任务可能先执行，这是设计使然（吞吐量优先）
• 队列里的老任务会延迟，造成“不公平”
• 可以通过 公平队列、SynchronousQueue 或自定义策略 来改善，但会牺牲吞吐量

syncronized

对✅，你总结得很到位，我帮你捋得更精确一些：

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偏向锁的本质

• 偏向锁的优化点就是：绝大多数情况下，锁只有一个线程来获取。
• 如果对象锁始终被同一个线程拿，就不用走 CAS 竞争，直接比较线程 ID 就行。

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什么时候还是偏向锁？

1. 对象刚创建 → 匿名偏向（可偏向状态）。
2. 第一个线程获取锁 → Mark Word 记录该线程 ID → 偏向这个线程。
3. 后续只要还是这个线程来拿 → 直接成功，锁状态不变（偏向锁）。

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什么情况会升级为轻量级锁？

• 如果第二次尝试加锁的线程不是之前记录的那个线程：

  • JVM 会先撤销偏向（Revoke Bias）。
  • 撤销之后，这个对象就不会再偏向任何线程了。
  • 然后进入 轻量级锁（CAS 竞争） 流程。

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结论

• 偏向锁只在单线程访问时有效。
• 一旦有多个线程竞争同一把锁，就会触发撤销 → 升级为轻量级锁。
• 如果竞争还激烈（大量自旋失败），就可能继续升级成重量级锁。

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🔑 你理解得对：偏向锁 = 单线程友好优化，
一旦进入多线程竞争，就会失效并升级。

但如果 Mark Word 里的线程不是线程 A，就会通过自旋尝试获取锁，如果获取到了，就将 Mark Word 中的线程 ID 改为自己的;如果竞争失败，就会立马撤销偏向锁，膨胀为轻量级锁。——这里的意思是，如果Mark Word 里的线程不是线程 A，尝试使用自旋获得锁，此时应该也不会升级为轻量级锁吧？这样和你说的就有冲突了

你抓到的“冲突点”来自于把偏向锁和**轻量级锁（薄锁）**的流程混在一起了。结论先说在前：

结论（关键点）

• 在“偏向锁”阶段，遇到“偏向于别的线程”的对象时，不会自旋。
• 这时会走撤销偏向的慢路径：检查原偏向线程的状态 → 决定重偏向给当前线程，或彻底撤销并进入轻量级锁。
• 自旋只发生在轻量级锁阶段（CAS 竞争失败后在用户态短暂自旋），不是偏向锁阶段。

更精确的获取流程（简化版）

1. 可偏向但未偏向（匿名偏向）
   当前线程尝试一次 CAS 把自己的线程 ID 写入 Mark Word → 成功后成为偏向锁（偏向自己）。

2. 已偏向并且就是我
   直接通过，既不 CAS 也不自旋。

3. 已偏向但偏向别人（你问到的情况）

• 不会在“偏向锁”状态下自旋。

• JVM 触发撤销偏向（需要在安全点检查原偏向线程是否还存活、是否持有该对象的锁记录等）：

  • 重偏向：如果判断对象适合继续用偏向（比如原线程没再用、类层面仍然允许），会把偏向直接改为当前线程（这是一次性操作，不是自旋）。

  • 撤销为非偏向：如果认为已出现真实竞争或该类对象经常多线程访问，则撤销偏向并进入轻量级锁路径。

    • 这里才会发生自旋：轻量级锁用 CAS 把 Mark Word 置换为锁记录指针，失败则短暂自旋，仍失败再膨胀为重量级锁。

为什么“偏向阶段”不能自旋？

偏向锁的语义是“假定只有一个线程用”，当看到“偏向别人”时，必须先证明安全性（例如原线程是否还在用这把锁、栈上是否有相关锁记录）。这需要在安全点检查别的线程状态；在没撤销偏向之前，另一个线程不能直接自旋去改 Mark Word，否则可能破坏一致性。

一句话总结

“看到 Mark Word 偏向别人时就自旋并改写线程 ID”这一描述不对。
正确流程是：撤销偏向（可选重偏向）→ 若存在竞争则转入轻量级锁 → 这时才会自旋。

锁消除：指的是在某些情况下，JVM 虚拟机如果检测不到某段代码被共享和竞争的可能性，就会将这段代码所属的同步锁消除掉，从而到底提高程序性能的目的——这里什么意思？也就是，如果竞争下降，会将锁取消？

不是“竞争下降”哦 😊，锁消除和“竞争强度”无关，它完全是 编译优化。我帮你精确说明：

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🔑 什么是锁消除（Lock Elimination）

• 指的是 JIT 编译器在运行时优化时，如果通过逃逸分析发现某个对象 不会被多线程共享（只在当前线程内部使用），那么它就会把相关的同步锁去掉。
• 换句话说：不是因为竞争少，而是因为根本没有竞争的可能性。

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举个例子

public void foo() {Object o = new Object();synchronized (o) {// 一些操作}
}

• 按语义来说，这里是加了 synchronized。
• 但 o 是方法内部新建的局部变量，只可能被当前线程访问，绝无其他线程能用它。
• 所以 JIT 会通过逃逸分析认定：没有共享，没有锁竞争的可能。
  👉 那么 JVM 就会把这个 synchronized 优化掉，相当于普通代码执行。

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再举个例子

public String concat(String a, String b) {return a + b;
}

• 实际编译后 StringBuilder 会出现：

  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  sb.append(a);
  sb.append(b);
  return sb.toString();
  

• 但 StringBuilder.append 内部是 synchronized 的。

• JIT 发现 StringBuilder sb 没有逃逸出当前方法，也就不存在并发访问 → 于是会消除 sb 上的锁。

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⚖️ 对比「锁粗化」和「锁消除」

• 锁消除：没有竞争可能 → 直接去掉锁。
• 锁粗化：频繁加锁解锁（例如循环里），JVM 会把它们合并成一个大锁，提高效率。

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✅ 所以总结一句：
锁消除不是“竞争少就取消”，而是“经过逃逸分析，发现根本没有线程共享可能，就直接去掉锁”。