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通俗易懂讀寫鎖ReentrantReadWriteLock的使用

開發(fā) 前端
ReentrantReadWriteLock稱為讀寫鎖,它提供一個(gè)讀鎖,支持多個(gè)線程共享同一把鎖。它也提供了一把寫鎖,是獨(dú)占鎖,和其他讀鎖或者寫鎖互斥,表明只有一個(gè)線程能持有鎖資源。通過兩把鎖的協(xié)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(chǎng)景,而往往大部分的場(chǎng)景都是讀多寫少的。

?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)目沒有用到過。

ReentrantReadWriteLock稱為讀寫鎖,它提供一個(gè)讀鎖,支持多個(gè)線程共享同一把鎖。它也提供了一把寫鎖,是獨(dú)占鎖,和其他讀鎖或者寫鎖互斥,表明只有一個(gè)線程能持有鎖資源。通過兩把鎖的協(xié)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(chǎng)景,而往往大部分的場(chǎng)景都是讀多寫少的。

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),寫鎖(獨(dú)占鎖)。同時(shí),通過構(gòu)造方法可以創(chuàng)建鎖本身是公平鎖還是非公鎖。

讀寫鎖機(jī)制:


讀鎖

寫鎖

讀鎖

共享

互斥

寫鎖

互斥

互斥

線程進(jìn)入讀鎖的前提條件:

  • 沒有其他線程的寫鎖
  • 沒有寫請(qǐng)求,或者有寫請(qǐng)求但調(diào)用線程和持有鎖的線程是同一個(gè)線程

進(jìn)入寫鎖的前提條件:

  • 沒有其他線程的讀鎖
  • 沒有其他線程的寫鎖

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):從讀鎖變成寫鎖。
  • 鎖降級(jí):從寫鎖變成讀鎖;

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

重入時(shí)鎖降級(jí)支持:持有寫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)閷戞i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(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:

圖片

  • 兩個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行,都獲取到了讀鎖

驗(yàn)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(yùn)行結(jié)果:

圖片

  • 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。

圖片

緩存更新時(shí),是先清緩存還是先更新數(shù)據(jù)庫?

  • 先清緩存:可能造成剛清理緩存還沒有更新數(shù)據(jù)庫,高并發(fā)下,其他線程直接查詢了數(shù)據(jù)庫過期數(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)庫不一致。
  • 先更新?lián)欤嚎赡茉斐蓜偢聰?shù)據(jù)庫,還沒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)這一次的查詢結(jié)果有問題。

顯而易見,通常情況下,先更新數(shù)據(jù)庫,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(shù)據(jù)庫中加載
readWriteLock.writeLock().lock();
try {
// 細(xì)節(jié),為防止重復(fù)查詢數(shù)據(jù)庫, 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)庫查詢
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(shí)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(shí)加寫鎖,其他線程此時(shí)無法讀取,然后清空緩存中的舊數(shù)據(jù)。

總結(jié)

本文講解了ReentrantReadWriteLock讀寫鎖常用的API, 以及通過幾個(gè)demo的演示,講解了讀寫鎖的使用,希望對(duì)大家有幫助。

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: JAVA旭陽
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Objectwaitnotify

2021-12-26 15:19:39

HTTPS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸
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