「java.util.concurrent并发包」之 ReentrantReadWriteLock

Posted 2020-10-13 宇宙唯心

一 引言

在多线程的环境下，对同一份数据进行读写，会涉及到线程安全的问题。比如在一个线程读取数据的时候，另外一个线程在写数据，而导致前后数据的不一致性；一个线程在写数据的时候，另一个线程也在写，同样也会导致线程前后看到的数据的不一致性。这时候可以在读写方法中加入互斥锁，任何时候只能允许一个线程的一个读或写操作，而不允许其他线程的读或写操作，这样是可以解决这样以上的问题，但是效率却大打折扣了。因为在真实的业务场景中，一份数据，读取数据的操作次数通常高于写入数据的操作，而线程与线程间的读读操作是不涉及到线程安全的问题，没有必要加入互斥锁，只要在读-写，写-写期间上锁就行了

读写锁：分为读锁和写锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，这是由jvm自己控制的。

ReentrantReadWriteLock是可重入的读写锁，允许多个读线程获得ReadLock，但只允许一个写线程获得WriteLock

二 准备

读写锁的机制：

   "读-读" 不互斥

   "读-写" 互斥

   "写-写" 互斥

 

ReentrantReadWriteLock不支持锁升级(从读锁变成写锁)

ReadWriteLock rtLock = new ReentrantReadWriteLock();
 rtLock.readLock().lock();
 System.out.println("get readLock.");
 rtLock.writeLock().lock();
 System.out.println("blocking");

锁升级

这个代码会死锁，没释放读锁就去申请写锁

ReentrantReadWriteLock支持锁降级(从写锁变成读锁)

ReadWriteLock rtLock = new ReentrantReadWriteLock();
rtLock.writeLock().lock();
System.out.println("writeLock");

rtLock.readLock().lock();
System.out.println("get read lock");

锁降级

　　以上这段代码虽然不会导致死锁，但没有正确的释放锁。从写锁降级成读锁，并不会自动释放当前线程获取的写锁，仍然需要显示的释放，否则别的线程永远也获取不到写锁。

 

三 javadoc的例子

 1 class CachedData {
 2   Object data;
 3   volatile boolean cacheValid;
 4   final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
 5 
 6   public void processCachedData() {
 7     rwl.readLock().lock();
 8     if (!cacheValid) {
 9       // Must release read lock before acquiring write lock
10       rwl.readLock().unlock();
11       rwl.writeLock().lock();
12       try {
13         // Recheck state because another thread might have,acquired write lock and changed state before we did.
14         if (!cacheValid) {
15           data = ...
16           cacheValid = true;
17         }
18         // 在释放写锁之前通过获取读锁降级写锁(注意此时还没有释放写锁)
19         rwl.readLock().lock();
20       } finally {
21         rwl.writeLock().unlock(); // 释放写锁而此时已经持有读锁
22       }
23     }
24 
25     try {
26       use(data);
27     } finally {
28       rwl.readLock().unlock();
29     }
30   }
31 }

ReadWriteLock实例

注意最后的释放写锁「line21」，在之前是要加读锁「line19」的，因为在get过程中，可能有其他线程竞争到锁或是更新数据，会产生脏读。

 

四 缓存例子

 private static Map<Integer, Integer> cache = Maps.newHashMap();
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    public Integer get(Integer key) {
        Integer value;
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            value = cache.get(key);
            if (value == null) {
                readWriteLock.readLock().unlock();
                readWriteLock.writeLock().lock();
                try {
                    if (value == null) {
                        value = 1; // 从数据库读取等
                    }
                    readWriteLock.readLock().lock();
                } finally {
                    readWriteLock.writeLock().unlock();
                }
            }
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
        return value;
    }

    public void put(Integer key, Integer value) {
        readWriteLock.writeLock().lock();
        cache.put(key, value);
        readWriteLock.writeLock().unlock();
    }

缓存