ReentrantReadWriteLock读写锁

发布于 2022-8-4 15:25
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概述

 ReentrantReadWriteLock是Lock的另一种实现方式,我们已经知道了ReentrantLock是一个排他锁,同一时间只允许一个线程访问,而ReentrantReadWriteLock允许多个读线程同时访问,但不允许写线程和读线程、写线程和写线程同时访问。相对于排他锁,提高了并发性。在实际应用中,大部分情况下对共享数据(如缓存)的访问都是读操作远多于写操作,这时ReentrantReadWriteLock能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。

读写锁内部维护了两个锁,一个用于读操作,一个用于写操作。所有 ReadWriteLock实现都必须保证 writeLock操作的内存同步效果也要保持与相关 readLock的联系。也就是说,成功获取读锁的线程会看到写入锁之前版本所做的所有更新。

ReentrantReadWriteLock支持以下功能:

  1. 支持公平与非公平的获取锁方式。
  2. 支持可重入,读线程获取读锁后还可以获取读锁,但是不能获取写锁;写线程获取写锁后既可以再次获取写锁还可以获取读锁。
  3. 允许从写锁降级为读锁,其实现方式是:先获取写锁,然后获取读锁,最后释放写锁。但是,从读锁升级到写锁是不可以的;
  4. 读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断;
  5. Condition支持。仅写入锁提供了一个 Conditon 实现;读取锁不支持 Conditon ,readLock().newCondition() 会抛出 UnsupportedOperationException。


使用场景
示例一:利用重入执行升级缓存后的锁降级
在缓存有效的情况下,支持并发读。缓存失效,只允许独占写。

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

public class HibernateCache {

   /* 定义一个Map来模拟缓存 */
   private Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();

   /* 创建一个读写锁 */
   private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

   /**
    * 模拟Hibernate缓存,优先缓存,若缓存不存在写锁更新
    *
    * @param key
    * @return
    */
   public Object getData(String key) {

       /* 上读锁 */
       rwLock.readLock().lock();
       /* 定义从缓存中读取的对象 */
       Object value = null;

       try {
           /* 从缓存中读取数据 */
           value = cache.get(key);

           if (value == null) {
               /* 如果缓存中没有数据,我们就把读锁关闭,直接上写锁【让一个线程去数据库中取数据】 */
               rwLock.readLock().unlock();
               /* 上写锁 */
               rwLock.writeLock().lock();

               try {
                   /* 上了写锁之后再判断一次【我们只让一个线程去数据库中取值即可,当第二个线程过来的时候,发现value不为空了就去缓存中取值】 */
                   if (value == null) {
                       /* 模拟去数据库中取值 */
                       value = "hello";
                       System.out.println("修改换缓存");
                       cache.put(key, value);
                  }
              } finally {
                   /* 写完之后把写锁关闭 */
                   rwLock.writeLock().unlock();
              }
               /* 缓存中已经有了数据,我们再把已经 关闭的读锁打开 */
               rwLock.readLock().lock();
          }
           return value;

      } finally {
           /* 最后把读锁也关闭 */
           rwLock.readLock().unlock();
      }

  }

   public Map<String, Object> getCache() {
       return cache;
  }

   public void setCache(Map<String, Object> cache) {
       this.cache = cache;
  }
}

示例二:高并发读写共享数据
当一份共享数据只能一个西安测绘给你写数据,可以多个线程读数据。可以选择读写锁,支持并发读,独占写,提高并发。

代码如下:

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWrite {

   private ReadWrite() {
  }

   private static class singleFactory {
       private static final ReadWrite INSTANCE = new ReadWrite();
  }

   public static ReadWrite getInstance() {
       return singleFactory.INSTANCE;
  }

   /* 共享数据,只能一个线程写数据,可以多个线程读数据 */
   private Object data = null;
   /* 创建一个读写锁 */
   ReadWriteLock rwlock = new ReentrantReadWriteLock();

   /**
    * 读数据,可以多个线程同时读, 所以上读锁即可
    */
   public void get() {
       /* 上读锁 */
       rwlock.readLock().lock();

       try {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备读数据!");
           /* 休眠 */
           Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读出的数据为 :" + data);
      } catch (InterruptedException e) {
           e.printStackTrace();
      } finally {
           rwlock.readLock().unlock();
      }

  }

   /**
    * 写数据,多个线程不能同时 写 所以必须上写锁
    *
    * @param data
    */
   public void put(Object data) {

       /* 上写锁 */
       rwlock.writeLock().lock();

       try {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备写数据!");
           /* 休眠 */
           Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
           this.data = data;
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 写入的数据: " + data);

      } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
      } finally {
           rwlock.writeLock().unlock();
      }
  }
}

单元测试

public class LockTest {
   public static void main(String[] args) {
       ReadWrite readWrite = ReadWrite.getInstance();


       for (int i = 0; i < 8; i++) {
           /* 创建并启动8个读线程 */
           new Thread(() -> readWrite.get()).start();

           /*创建8个写线程*/
           new Thread(() -> readWrite.put(new Random().nextInt(8))).start();
      }
  }


}

运行结果:

Thread-0读出的数据为 :null
Thread-1 准备写数据!
Thread-1 写入的数据: 6
Thread-3 准备写数据!
Thread-3 写入的数据: 4
Thread-4 准备读数据!
Thread-2 准备读数据!
Thread-2读出的数据为 :4
Thread-4读出的数据为 :4
Thread-5 准备写数据!
Thread-5 写入的数据: 1
Thread-6 准备读数据!
Thread-6读出的数据为 :1
Thread-7 准备写数据!
Thread-7 写入的数据: 6
Thread-8 准备读数据!
Thread-8读出的数据为 :6
Thread-9 准备写数据!
Thread-9 写入的数据: 4
Thread-10 准备读数据!
Thread-10读出的数据为 :4
Thread-11 准备写数据!
Thread-11 写入的数据: 4
Thread-12 准备读数据!
Thread-12读出的数据为 :4
Thread-13 准备写数据!
Thread-13 写入的数据: 6
Thread-14 准备读数据!
Thread-14读出的数据为 :6
Thread-15 准备写数据!
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:55431', transport: 'socket'
Thread-15 写入的数据: 0

这里会有一个规律:获取了写锁后数据必须从准备写数据到写入数据一气呵成,也就是原子操作,线程独占。

而读锁的情况下可有多个线程准备读,多个线程同时读出数据。

 

 

文章转载自公众号:码哥字节

 

已于2022-8-4 15:25:01修改
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