ReentrantReadWriteLock稱為讀寫鎖，它提供一個讀鎖，支持多個線程共享同一把鎖。它也提供了一把寫鎖，是獨占鎖，和其他讀鎖或者寫鎖互斥，表明只有一個線程能持有鎖資源。通過兩把鎖的協同工作，能夠最大化的提高讀寫的性能，特別是讀多寫少的場景，而往往大部分的場景都是讀多寫少的。
?概述
ReentrantReadWriteLock不知道大家熟悉嗎？其實在實際的項目中用的比較少，反正我所在的項目沒有用到過。
ReentrantReadWriteLock稱為讀寫鎖，它提供一個讀鎖，支持多個線程共享同一把鎖。它也提供了一把寫鎖，是獨占鎖，和其他讀鎖或者寫鎖互斥，表明只有一個線程能持有鎖資源。通過兩把鎖的協同工作，能夠最大化的提高讀寫的性能，特別是讀多寫少的場景，而往往大部分的場景都是讀多寫少的。
本文主要講解ReentrantReadWriteLock的使用和應用場景。
ReentrantReadWriteLock介紹
ReentrantReadWriteLock實現了ReadWriteLock接口，可以獲取到讀鎖（共享鎖），寫鎖（獨占鎖）。同時，通過構造方法可以創建鎖本身是公平鎖還是非公鎖。
讀寫鎖機制：
線程進入讀鎖的前提條件：
- 沒有其他線程的寫鎖
- 沒有寫請求，或者有寫請求但調用線程和持有鎖的線程是同一個線程
進入寫鎖的前提條件：
鎖升級、降級機制：
我們知道ReentrantLock具備可重入的能力，即同一個線程多次獲取鎖，不引起阻塞，那么ReentrantReadWriteLock關于可重入性是怎么樣的呢？
關于這個問題需要引入兩個概念，鎖升級，鎖降級。
重入時鎖升級不支持：持有讀鎖的情況下去獲取寫鎖會導致獲取寫鎖永久等待，需要先釋放讀，再去獲得寫
重入時鎖降級支持：持有寫鎖的情況下去獲取讀鎖，造成只有當前線程會持有讀鎖，因為寫鎖會互斥其他的鎖
API介紹
構造方法：
- public ReentrantReadWriteLock()：默認構造方法，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()：返回寫鎖
- public void lock()：加鎖
- public void unlock()：解鎖
- public boolean tryLock()：嘗試獲取鎖
代碼范式
r.lock();
try {
// 臨界區
} finally {
r.unlock();
}
w.lock();
try {
r.lock();// 降級為讀鎖, 釋放寫鎖, 這樣能夠讓其它線程讀取緩存
try {
// ...
} finally{
w.unlock();// 要在寫鎖釋放之前獲取讀鎖
}
} finally{
r.unlock();
}
實戰案例
驗證讀讀共享模式
@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();
}
運行結果：
驗證讀寫互斥模式
@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();
}
運行結果：
真實緩存例子
什么場景下讀多寫少？ 想必最先想到的就是緩存把，ReentrantReadWriteLock在緩存場景中就是一個很典型的應用。
緩存更新時，是先清緩存還是先更新數據庫？
- 先清緩存：可能造成剛清理緩存還沒有更新數據庫，高并發下，其他線程直接查詢了數據庫過期數據到緩存中，這種情況非常嚴重，直接導致后續所有的請求緩存和數據庫不一致。
- 先更新據庫：可能造成剛更新數據庫，還沒清空緩存就有線程從緩存拿到了舊數據，這種情況概率比較小，影響范圍有限，只對這一次的查詢結果有問題。
顯而易見，通常情況下，先更新數據庫，然后清空緩存。
public class GenericCachedDao {
// 緩存對象，這里用jvm緩存
Map<String, String> cache = new HashMap<>();
// 讀寫鎖
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();
}
//如果緩存沒有命中，從數據庫中加載
readWriteLock.writeLock().lock();
try {
// 細節，為防止重復查詢數據庫, 再次驗證
// 因為get 方法上面部分是可能多個線程進來的, 可能已經向緩存填充了數據
String value = cache.get(key);
if(value == null) {
// 這里可以改成從數據庫查詢
value = "alvin";
cache.put(key, value);
}
return value;
} finally {
readWriteLock.writeLock().unlock();
}
}
// 更新數據
public void updateData(String key, String value) {
// 加寫鎖
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，如果沒有命中，加寫鎖，此時其他線程就不能讀取了，等寫入成功后，釋放讀鎖。
- updateData方法是寫操作，更新時加寫鎖，其他線程此時無法讀取，然后清空緩存中的舊數據。
總結
本文講解了ReentrantReadWriteLock讀寫鎖常用的API, 以及通過幾個demo的演示，講解了讀寫鎖的使用，希望對大家有幫助。
