从火车站车次公示栏来学Java读写锁

Java多线程并发之读写锁

本文主要内容：读写锁的理论；通过生活中例子来理解读写锁；读写锁的代码演示；读写锁总结。通过理论(总结)-例子-代码-然后再次总结，这四个步骤来让大家对读写锁的深刻理解。

本篇是《凯哥(凯哥Java:kagejava)并发编程学习》系列之《Lock系列》教程的第七篇：《Java并发包下锁学习第七篇：读写锁》。

一：读写锁的理论

什么是读写锁？

多个线程同时读一个资源类是没有任何问题的，所以为了满足在并发的情况下，读取共享资源应该是可以同时进行的；但是，如果一个线程想要去写共享资源，就不应该再有其他线程可以对该共享资源进行读或者是写操作了。

即读写锁在同一时刻可以允许多个多线程访问，但是在写线程访问的时候，所有的读线程和其他写线程都会被阻塞。读写锁实际维护了一对锁，一个读锁，一个写锁，通过分离读锁和写锁，使得其并发性比独占式锁(排他锁)有了很大的提升。

为什么需要读写锁？

通过前面文章的学习，我们知道了ReentrantLock(下文简称：RLock)对象了。Rlock比起synchronized(下文简称Sync)来说有三个优点：RLock可以被中断；RLock可以有公平锁；RLock可以绑定多个条件。那么既然RLock比Sync有这么多优点，为什么还需要读写锁呢？

那是因为RLock是独占式(排他) 锁，即当线程1获取到资源的时候，其他线程不能再来操作共享资源了。就算是RLock的操作是读取的时候，其他线程也不能读取共享资源的操作。这在现实生活中是不符合逻辑的(在下文神话中读写锁的例子中我们就能体会到为什么不符合逻辑的)，而且性能也比较慢。所以就有了读写锁的出现。

二：读写锁的理解

生活中读写锁的例子

例子一：我们大家去火车站乘车的时候，有个大大的公示屏幕，会告诉大家当前车次是否晚点。显示屏是给给所有乘客看的，如果火车晚点，对应车次后面就会被修改成晚点大约xxx分钟。这个修改的动作只能是火车站内部人员来操作的，我们乘客是不能操作的。这个过程，站在并发角度来分析的的话：电子屏幕是共享数据；千千万万的乘客是不同的线程；火车站内部工作人员也是不同的线程；乘客是读资源的线程，当一个线程来读取的时候，其他线程也可以读取操作的；火车站内部工作人员修改火车信息的时候，同时只能有一个工作人员来修改，不能两个都来修改。如果两个都来修改的话，上一秒显示晚点1min，下一秒显示正常。这个是不行的，乘客有可能会错过乘车的。所以修改的时候同时只能由一个工作人员来修改。

例子二：我们在玩王者荣耀的时候，有时候会遇到停服更新的。在不更新前，所有玩家都可以玩，当停服更新的时候，所有玩家就不能玩了。这个操作在并发角度来说：千千万万的玩家是读共享资源的；游戏维护者是写操作的。当停服更新的时候，读操作就被阻塞了，只能等写操作，也就是更新完成后，才可以接着玩。

通过上面两个例子我们可以分析到读写锁的三个参与者：共享资源;读对象;写对象。而且读和写一般是分离的。

三：读写锁的代码演示

我们就用火车站进站案例来模拟：

 

未使用锁的时候

先来看看屏幕对象：

 

再来看看多个工作人员更新操作及多个乘客获取操作：

 

查看运行结果：

 

从运行结果中，我们可以发现当工号未13的还没有更新完车次信息的时候，工号12和14的员工也来更新了。这种操作是不允许的。因为写操作要原子性，要独占。当工作人员甲在修改的时候车次信息的时候，其他工作人员不能同时修改同一个车次信息了。而且从乘客获取车次信息的数据来看，获取到的只是工号是13的。这个时候获取到的数据不一定是正确的了。所以，不使用锁是不行的。

使用排他锁

如果使用独占式做的话，我们查看运行结果：

 

从运行结果来看，再读取的时候，需要一个一个读取的。当16号乘客查看的时候，17号乘客是不能查看的。这个是不符合实际业务逻辑的。所以，独占式(排他锁)RLock在这里不适合。我们再来看看读写锁：

使用读写锁

先来看看使用读写锁的屏幕对象

 

再来看看运行结果：

 

从运行结果中，我们可以看到，工作人员是一个一个的操作完成的。当14号操作完成之后，13号和12号才可以操作的。这个符号我们正常的业务。乘客读取的时候，读取到的都是最后一次更新，这个也符合我们的业务。所以，通过读写锁来操作车站屏幕是可以的。

 

四：读写锁总结

4.1：wrLock类对象

 

同样包含了公平锁和非公平锁。

其中ReadLock是读锁对象；WriteLock是写锁对象。

4.2：使用语法

读操作使用ReadLock

编辑

写操作的时候，使用WriteLock对象：

 

4.3:总结

读写锁(ReentrantReadWriteLock),凯哥就简写rwLock。也可以实现公平和非公平的。其内部维护了一对锁：一个读锁(ReadLock对象)，一个写锁(writeLock对象)，通过读写分离的方式来提高并发性能。读写锁也叫共享锁。其共享是在读数据的时候，可以让多个线程同时进行读操作的。在写的时候具有排他性，其他读或者写操作都要被阻塞。

一般情况下，读写锁的性能都会比排他锁性能好，那是因为，大多数场景读操作多于写操作的。在读多与写的场景下，读写锁能够提供比排他锁更好的并性能和吞吐量。

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