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深入并发锁——ReadWriteLock

编辑:008     时间:2020-02-18

在并发场景中用于解决线程安全的问题,我们几乎会高频率的使用到独占式锁,通常使用java提供的关键字synchronized(关于synchronized可以看这篇文章)或者concurrents包中实现了Lock接口的ReentrantLock。

它们都是独占式获取锁,也就是在同一时刻只有一个线程能够获取锁。而在一些业务场景中,大部分只是读数据,写数据很少,如果仅仅是读数据的话并不会影响数据正确性(出现脏读),而如果在这种业务场景下,依然使用独占锁的话,很显然这将是出现性能瓶颈的地方。

针对这种读多写少的情况,java还提供了另外一个实现Lock接口的ReentrantReadWriteLock(读写锁)。读写所允许同一时刻被多个读线程访问,但是在写线程访问时,所有的读线程和其他的写线程都会被阻塞。

1、ReadWriteLock接口

ReadWriteLock,顾明思义,读写锁在读的时候,上读锁,在写的时候,上写锁,这样就很巧妙的解决synchronized的一个性能问题:读与读之间互斥。

ReadWriteLock也是一个接口,原型如下:

public interface ReadWriteLock {
    Lock readLock();
    Lock writeLock();
} 复制代码

该接口只有两个方法,读锁和写锁。

也就是说,我们在写文件的时候,可以将读和写分开,分成2个锁来分配给线程,从而可以做到读和读互不影响,读和写互斥,写和写互斥,提高读写文件的效率。

2、ReentrantReadWriteLock应用

下面的实例参考《Java并发编程的艺术》,使用读写锁实现一个缓存。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Cache {
    static Map<String,Object> map = new HashMap<String, Object>();
    static ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    static Lock readLock = readWriteLock.readLock();
    static Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
    
    public static final Object getByKey(String key){ readLock.lock();
        try{ return map.get(key);
        }finally{ readLock.unlock();
        }
    }
    
    public static final Object getMap(){ readLock.lock();
        try{ return map;
        }finally{ readLock.unlock();
        }
    }
    
    public static final Object put(String key,Object value){
        writeLock.lock();
        try{ return map.put(key, value);
        }finally{
            writeLock.unlock();
        }
    }
    
    public static final Object remove(String key){
        writeLock.lock();
        try{ return map.remove(key);
        }finally{
            writeLock.unlock();
        }
    }
    
    public static final void clear(){
        writeLock.lock();
        try{
            map.clear();
        }finally{
            writeLock.unlock();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<Thread> threadList = new ArrayList<Thread>(); for(int i =0;i<6;i++){
            Thread thread = new PutThread();
            threadList.add(thread);
        } for(Thread thread : threadList){
            thread.start();
        }
        put("ji","ji");
        System.out.println(getMap());
    }
    
    private static class PutThread extends Thread{
        public void run(){
            put(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

3、读写锁的锁降级

读写锁支持锁降级,遵循按照获取写锁,获取读锁再释放写锁的次序,写锁能够降级成为读锁,不支持锁升级,关于锁降级下面的示例代码摘自ReentrantWriteReadLock源码中:

void processCachedData() {
        rwl.readLock().lock(); if (!cacheValid) {
            // Must release read lock before acquiring write lock
            rwl.readLock().unlock();
            rwl.writeLock().lock();
            try {
                // Recheck state because another thread might have
                // acquired write lock and changed state before we did. if (!cacheValid) {
                    data = ...
            cacheValid = true;
          }
          // Downgrade by acquiring read lock before releasing write lock
          rwl.readLock().lock();
        } finally {
          rwl.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold read }
      }
 
      try {
        use(data);
      } finally {
        rwl.readLock().unlock();
      }
    }
}


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