【JAVA进阶篇教学】第十二篇：Java中ReentrantReadWriteLock锁讲解

news2024/11/16 13:56:09

博主打算从0-1讲解下java进阶篇教学，今天教学第十二篇：Java中ReentrantReadWriteLock锁讲解。

在并发编程中，读写锁（ReadWriteLock）是一种用于管理对共享资源的访问的锁机制，它提供了比传统的互斥锁更高的并发性能。在 Java 中，读写锁是一种用于实现多线程环境下读写操作并发控制的锁机制。读写锁可以提高并发性能，因为它允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。本文将详细介绍读写锁的原理，并通过代码示例说明如何保证读写锁的安全性。

一、原理

二、读写锁的使用

三、读写锁的安全性

四、总结

一、原理

读写锁维护了一对锁，一个读锁和一个写锁。读锁可以被多个线程同时持有，而写锁只能被一个线程持有。当一个线程获取了读锁时，其他线程可以继续获取读锁，但不能获取写锁。当一个线程获取了写锁时，其他线程既不能获取读锁也不能获取写锁。

读写锁的实现通常基于以下两个条件：

读读共享：多个线程可以同时持有读锁，共享读取共享资源。
读写互斥：读锁和写锁是互斥的，即一个线程获取了写锁后，其他线程不能获取读锁或写锁。
写写互斥：写锁是独占的，即只有一个线程可以获取写锁。

详细说明：

读锁（Read Lock）：允许多个线程同时获得读锁，在没有写锁的情况下，多个线程可以并发地读取共享资源。
写锁（Write Lock）：独占锁，一次只允许一个线程获取写锁进行写操作，当有线程持有写锁时，其他线程无法获取读锁或写锁。
读写锁实现类：Java中的ReentrantReadWriteLock是一个读写锁的实现类，它实现了ReadWriteLock接口，提供了读锁和写锁的管理

二、读写锁的使用

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWriteLockExample {
    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void read() {
        lock.readLock().lock();
        try {
            // 读取共享资源
            System.out.println("读取共享资源");
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void write() {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            Thread.sleep(2000);
            // 写入共享资源
            System.out.println("写入共享资源");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReadWriteLockExample example = new ReadWriteLockExample();

        // 创建并启动多个读取线程
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            example.read();
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            example.read();
        });

        // 创建并启动写入线程
        Thread thread3 = new Thread(() -> {
            example.write();
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        // 等待线程执行完毕
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
            thread3.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们创建了一个ReentrantReadWriteLock对象lock，用于实现读写锁的功能。然后，我们定义了两个方法read和write，分别用于读取和写入共享资源。

在read方法中，我们使用lock.readLock().lock()获取读锁，然后读取共享资源。在读取完成后，使用lock.readLock().unlock()释放读锁。
在write方法中，我们使用lock.writeLock().lock()获取写锁，然后写入共享资源。在写入完成后，使用lock.writeLock().unlock()释放写锁。
在main方法中，我们创建了两个读取线程thread1和thread2，以及一个写入线程thread3。然后，我们启动这些线程，并使用join方法等待它们执行完毕。

通过这种方式，我们可以使用读写锁来实现多线程环境下的读写操作并发控制，提高并发性能。

三、读写锁的安全性

在使用读写锁时，需要注意以下几点，以保证读写锁的安全性：

读写锁的公平性：ReentrantReadWriteLock类提供了公平和非公平两种实现方式。公平锁保证线程按照先来先服务的顺序获取锁，非公平锁允许线程抢占锁。在实际应用中，根据需要选择合适的公平性策略。
读写锁的重入性：读写锁支持重入性，即一个线程可以多次获取同一把读写锁。在重入时，需要注意避免死锁的发生。
读写锁的降级：读写锁支持降级，即一个线程可以先获取写锁，然后再获取读锁。在降级时，需要注意避免死锁的发生。
读写锁的升级：读写锁不支持升级，即一个线程不能先获取读锁，然后再获取写锁。如果需要升级锁，可以先释放读锁，然后再获取写锁。
读写锁的Condition：读写锁提供了条件变量的支持，可以用于实现线程的等待和通知机制。在使用条件变量时，需要注意避免死锁的发生。