Java读写锁(ReentrantReadWriteLock)学习

Posted 2020-10-15 咸鱼

什么是读写锁

平时，我们常见的synchronized和Reentrantlock基本上都是排他锁，这些锁在同一时刻只允许一个线程进行访问，哪怕是读操作。而读写锁是维护了一对锁（一个读锁和一个写锁），通过分离读锁和写锁，使得同一时刻可以允许多个读线程访问，但是在写线程进行访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。

读写锁的优点

1. 简化了读写交互场景编程的复杂度：

在常见的开发中，我们经常会定义一个共享的用作缓存的数据结构；比如一个大Map，缓存全部的城市Id和城市name对应关系。这个大Map绝大部分时间提供读服务（根据城市Id查询城市名称等）；而写操作占有的时间很少，通常是在服务启动时初始化，然后可以每隔一定时间再刷新缓存的数据。但是写操作开始到结束之间，不能再有其他读操作进来，并且写操作完成之后的更新数据需要对后续的读服务可见。

在没有读写锁支持的时候，如果需要完成上述工作就要使用Java的等待通知机制，就是当写操作开始时，所有晚于写操作的读操作均会进入等待状态，只有写操作完成并进行通知之后，所有等待的读操作才能继续执行(多个写操作之间依靠synchronized关键字进行同步)，这样做的目的是使读操作能读取到正确的数据，不会出现脏读。改用读写锁实现上述功能，这只需要在读操作时获取读锁，写操作时获取写锁即可。当写锁被获取到时，后续（非当前操作线程）的读写锁都会被阻塞，写锁释放之后，所有操作继续执行，编程方式相对于使用等待通知机制的实现方式而言。变得简单明了。

2.扩大了程序的吞吐量：

读写锁通过读写使用不同的锁，读操作使用共享锁，写操作使用独占锁的形式，让程序能提供更好的并发性和吞吐量。在读多于写的情况下，读写锁能够提供比排它锁更好的性能。

ReentrantReadWriteLock的特性

特性	说明
公平性选择	支持非公平(默认)和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平
重进入	该锁支持重进入，以读写线程为例：读线程在获取了读锁之后，能够再次获取读锁。而写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁，同时也可以获取读锁
锁降级	允许从写锁降级为读锁，实现方式时：先获取写锁，再获取读锁，最后释放写锁，此时就会将为写锁。但是，从读锁升级到写锁时不可能的
Condition支持	写锁提供了一个Condition实现，对于写锁来说，该实现的行为与ReentrantLock.newCondition()提供的Condition实现对ReentrantLock所做的行为相同。当然，此Condition只能用于写锁。读锁不支持Condition，readLok().newCondition()会抛出UnsupportedOperationException。
监测	这些方法主要用于监听系统状态，而不是同步控制

使用案例

public class ReentrantReadWriteLockTest {

    private static Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    private static Lock readLock = rwl.readLock();
    private static Lock writeLock = rwl.writeLock();

    public static void main(String[] args) {
    
        ReentrantReadWriteLockTest reentrantReadWriteLockTest = new ReentrantReadWriteLockTest() ;
    
        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4) ;
        executor.execute(() -> {
            System.out.println("写锁开始");
            reentrantReadWriteLockTest.put("1","1") ;
            System.out.println("写锁结束");
        });
        executor.execute(() -> {
            System.out.println("读锁开始");
            System.out.println(reentrantReadWriteLockTest.get("4"));
            System.out.println("读锁结束");
        });
        executor.execute(() -> {
            System.out.println("写锁开始");
            reentrantReadWriteLockTest.put("3", "3") ;
            System.out.println("写锁开始");
        });
        executor.execute(() -> {
            System.out.println(reentrantReadWriteLockTest.get("1"));
        });
    }

    public void put(String key , String value) {
        try {
            writeLock.lock();
            map.put(key, value);
        }finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }

    public Object get(String key) {
        try {
            readLock.lock();
            return map.get(key);
        }finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
}