JUC学习笔记（七）

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1、读写锁

1.1、读写锁介绍

现实中有这样一种场景：对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那么频繁。在没有写操作的时候，多个线程同时读一个资源没有任何问题，所以应该允许多个线程同时读取共享资源；但是如果一个线程想去写这些共享资源，就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作了。
针对这种场景，JAVA的并发包提供了读写锁 ReentrantReadWriteLock， 它表示两个锁，一个是读操作相关的锁，称为共享锁；一个是写相关的锁，称为排他锁
(1) 线程进入读锁的前提条件：

• 没有其他线程的写锁
• 没有写请求, 或者有写请求，但调用线程和持有锁的线程是同一个(可重入 锁)。

(2) 线程进入写锁的前提条件：

• 没有其他线程的读锁
• 没有其他线程的写锁

读写锁具有以下三个重要的特性：
（1）公平选择性：支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平。
（2）重进入：读锁和写锁都支持线程重进入。
（3）锁降级：遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁。

1.2、ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock 类的整体结构

public class ReentrantReadWriteLock implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
    /**
     * 读锁
     */
    private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;
    /**
     * 写锁
     */
    private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;

    final Sync sync;

    /**
     * 使用默认（非公平）的排序属性创建一个新的ReentrantReadWriteLock
     */
    public ReentrantReadWriteLock() {
        this(false);
    }

    /**
     * 使用给定的公平策略创建一个新的 ReentrantReadWriteLock
     */
    public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        readerLock = new ReadLock(this);
        writerLock = new WriteLock(this);
    }

    /**
     * 返回用于写入操作的锁
     */
    public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock() {
        return writerLock;
    }

    /**
     * 返回用于读取操作的锁
     */
    public ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock() {
        return readerLock;
    }

    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    }

    static final class NonfairSync extends Sync {
    }

    static final class FairSync extends Sync {
    }

    public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {
    }

    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {
    }
}

可以看到，ReentrantReadWriteLock 实现了 ReadWriteLock 接口，ReadWriteLock 接口定义了获取读锁和写锁的规范，具体需要实现类去实现；同时其还实现了 Serializable 接口，表示可以进行序列化，在源代码中可以看到 ReentrantReadWriteLock 实现了自己的序列化逻辑。

1.3、案例

场景: 使用 ReentrantReadWriteLock 对一个 hashmap 进行读和写操作

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyCache myCache = new MyCache();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(num + "", num);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }


        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                Object result = myCache.get(num + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCache {
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    // 放数据
    public void put(String key, Object value) {

        Lock lock = readWriteLock.writeLock();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在进行写操作:" + key);
            TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "完成写操作:" + key);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 取数据
    public Object get(String key) {
        Lock lock = readWriteLock.readLock();
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在进行读操作:" + key);
            TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
            Object result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "完成读操作:" + key);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        return null;
    }
}

1.4、小结

• 在线程持有读锁的情况下，该线程不能取得写锁(因为获取写锁的时候，如果发 现当前的读锁被占用，就马上获取失败，不管读锁是不是被当前线程持有)。
• 在线程持有写锁的情况下，该线程可以继续获取读锁（获取读锁时如果发现写 锁被占用，只有写锁没有被当前线程占用的情况才会获取失败）。

原因: 当线程获取读锁的时候，可能有其他线程同时也在持有读锁，因此不能把 获取读锁的线程“升级”为写锁；而对于获得写锁的线程，它一定独占了读写 锁，因此可以继续让它获取读锁，当它同时获取了写锁和读锁后，还可以先释
放写锁继续持有读锁，这样一个写锁就“降级”为了读锁。