ReentrantReadWriteLock稱為讀寫(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。
?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
r.lock();
try {
// 臨界區(qū)
} finally {
r.unlock();
}
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：
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
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)。
總結(jié)
本文講解了ReentrantReadWriteLock讀寫(xiě)鎖常用的API, 以及通過(guò)幾個(gè)demo的演示，講解了讀寫(xiě)鎖的使用，希望對(duì)大家有幫助。
