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一文了解Java讀寫(xiě)鎖ReentrantReadWriteLock的使用

更新時(shí)間：2022年10月16日 14:15:38 作者：JAVA旭陽(yáng)

ReentrantReadWriteLock稱(chēng)為讀寫(xiě)鎖，它提供一個(gè)讀鎖，支持多個(gè)線程共享同一把鎖。這篇文章主要講解一下ReentrantReadWriteLock的使用和應(yīng)用場(chǎng)景，感興趣的可以了解一下

概述

ReentrantReadWriteLock不知道大家熟悉嗎？其實(shí)在實(shí)際的項(xiàng)目中用的比較少，反正我所在的項(xiàng)目沒(méi)有用到過(guò)。

ReentrantReadWriteLock稱(chēng)為讀寫(xiě)鎖，它提供一個(gè)讀鎖，支持多個(gè)線程共享同一把鎖。它也提供了一把寫(xiě)鎖，是獨(dú)占鎖，和其他讀鎖或者寫(xiě)鎖互斥，表明只有一個(gè)線程能持有鎖資源。通過(guò)兩把鎖的協(xié)同工作，能夠最大化的提高讀寫(xiě)的性能，特別是讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，而往往大部分的場(chǎng)景都是讀多寫(xiě)少的。

本文主要講解ReentrantReadWriteLock的使用和應(yīng)用場(chǎng)景。

ReentrantReadWriteLock介紹

ReentrantReadWriteLock實(shí)現(xiàn)了ReadWriteLock接口，可以獲取到讀鎖（共享鎖），寫(xiě)鎖（獨(dú)占鎖）。同時(shí)，通過(guò)構(gòu)造方法可以創(chuàng)建鎖本身是公平鎖還是非公鎖。

讀寫(xiě)鎖機(jī)制：

	讀鎖	寫(xiě)鎖
讀鎖	共享	互斥
寫(xiě)鎖	互斥	互斥

線程進(jìn)入讀鎖的前提條件：

沒(méi)有其他線程的寫(xiě)鎖
沒(méi)有寫(xiě)請(qǐng)求，或者有寫(xiě)請(qǐng)求但調(diào)用線程和持有鎖的線程是同一個(gè)線程

進(jìn)入寫(xiě)鎖的前提條件：

沒(méi)有其他線程的讀鎖
沒(méi)有其他線程的寫(xiě)鎖

鎖升級(jí)、降級(jí)機(jī)制：

我們知道ReentrantLock具備可重入的能力，即同一個(gè)線程多次獲取鎖，不引起阻塞，那么ReentrantReadWriteLock關(guān)于可重入性是怎么樣的呢？

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題需要引入兩個(gè)概念，鎖升級(jí)，鎖降級(jí)。

鎖升級(jí)：從讀鎖變成寫(xiě)鎖。
鎖降級(jí)：從寫(xiě)鎖變成讀鎖；

重入時(shí)鎖升級(jí)不支持：持有讀鎖的情況下去獲取寫(xiě)鎖會(huì)導(dǎo)致獲取寫(xiě)鎖永久等待，需要先釋放讀，再去獲得寫(xiě)

重入時(shí)鎖降級(jí)支持：持有寫(xiě)鎖的情況下去獲取讀鎖，造成只有當(dāng)前線程會(huì)持有讀鎖，因?yàn)閷?xiě)鎖會(huì)互斥其他的鎖

API介紹

構(gòu)造方法：

public ReentrantReadWriteLock()：默認(rèn)構(gòu)造方法，非公平鎖
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair)：true 為公平鎖

常用API：

public ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock()：返回讀鎖
public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock()：返回寫(xiě)鎖
public void lock()：加鎖
public void unlock()：解鎖
public boolean tryLock()：嘗試獲取鎖

代碼范式

加解鎖格式

r.lock();
try {
    // 臨界區(qū)
} finally {
	r.unlock();
}

鎖降級(jí)

w.lock();
try {
    r.lock();// 降級(jí)為讀鎖, 釋放寫(xiě)鎖, 這樣能夠讓其它線程讀取緩存
    try {
        // ...
    } finally{
    	w.unlock();// 要在寫(xiě)鎖釋放之前獲取讀鎖
    }
} finally{
	r.unlock();
}

實(shí)戰(zhàn)案例

驗(yàn)證讀讀共享模式

@Test
    public void readReadMode() throws InterruptedException {
        ReentrantReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
        ReentrantReadWriteLock.ReadLock r = rw.readLock();
        ReentrantReadWriteLock.WriteLock w = rw.writeLock();

        Thread thread0 = new Thread(() -> {
            r.lock();
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("Thread 1 running " + new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                r.unlock();
            }
        },"t1");

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            r.lock();
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("Thread 2 running " + new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                r.unlock();
            }
        },"t2");

        thread0.start();
        thread1.start();

        thread0.join();
        thread1.join();
    }

運(yùn)行結(jié)果：

兩個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行，都獲取到了讀鎖

驗(yàn)證讀寫(xiě)互斥模式

@Test
    public void readWriteMode() throws InterruptedException {
        ReentrantReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
        ReentrantReadWriteLock.ReadLock r = rw.readLock();
        ReentrantReadWriteLock.WriteLock w = rw.writeLock();

        Thread thread0 = new Thread(() -> {
            r.lock();
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("Thread 1 running " + new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                r.unlock();
            }
        },"t1");

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            w.lock();
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("Thread 2 running " + new Date());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                w.unlock();
            }
        },"t2");

        thread0.start();
        thread1.start();

        thread0.join();
        thread1.join();
    }

運(yùn)行結(jié)果：

兩個(gè)線程間隔1秒，互斥執(zhí)行

真實(shí)緩存例子

什么場(chǎng)景下讀多寫(xiě)少？想必最先想到的就是緩存把，ReentrantReadWriteLock在緩存場(chǎng)景中就是一個(gè)很典型的應(yīng)用。

緩存更新時(shí)，是先清緩存還是先更新數(shù)據(jù)庫(kù)？

先清緩存：可能造成剛清理緩存還沒(méi)有更新數(shù)據(jù)庫(kù)，高并發(fā)下，其他線程直接查詢(xún)了數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)期數(shù)據(jù)到緩存中，這種情況非常嚴(yán)重，直接導(dǎo)致后續(xù)所有的請(qǐng)求緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)不一致。
先更新?lián)?kù)：可能造成剛更新數(shù)據(jù)庫(kù)，還沒(méi)清空緩存就有線程從緩存拿到了舊數(shù)據(jù)，這種情況概率比較小，影響范圍有限，只對(duì)這一次的查詢(xún)結(jié)果有問(wèn)題。

顯而易見(jiàn)，通常情況下，先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，然后清空緩存。

public class GenericCachedDao {

    // 緩存對(duì)象，這里用jvm緩存
    Map<String, String> cache = new HashMap<>();
    // 讀寫(xiě)鎖
    ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    // 讀取操作
    public String getData(String key) {
        // 加讀鎖，防止其他線程修改緩存
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            String value = cache.get(key);
            // 如果緩存命中，返回
            if(value != null) {
                return value;
            }
        } finally {
            // 釋放讀鎖
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }

        //如果緩存沒(méi)有命中，從數(shù)據(jù)庫(kù)中加載
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            // 細(xì)節(jié)，為防止重復(fù)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù), 再次驗(yàn)證
            // 因?yàn)間et 方法上面部分是可能多個(gè)線程進(jìn)來(lái)的, 可能已經(jīng)向緩存填充了數(shù)據(jù)
            String value = cache.get(key);
            if(value == null) {
                // 這里可以改成從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)
                value = "alvin";
                cache.put(key, value);
            }
            return value;
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }

    // 更新數(shù)據(jù)
    public void updateData(String key, String value) {
        // 加寫(xiě)鎖
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            // 更新操作TODO

            // 清空緩存
            cache.remove(key);
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

getData方法是讀取操作，先加讀鎖，從緩存讀取，如果沒(méi)有命中，加寫(xiě)鎖，此時(shí)其他線程就不能讀取了，等寫(xiě)入成功后，釋放讀鎖。

updateData方法是寫(xiě)操作，更新時(shí)加寫(xiě)鎖，其他線程此時(shí)無(wú)法讀取，然后清空緩存中的舊數(shù)據(jù)。

到此這篇關(guān)于一文了解Java讀寫(xiě)鎖ReentrantReadWriteLock的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java讀寫(xiě)鎖ReentrantReadWriteLock內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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