【Java多线程】ReentrantReadWriteLock
概述
ReentrantReadWriteLock是Lock的另一种实现方式，ReentrantLock是一个排他锁，同一时间只允许一个线程访问，而ReentrantReadWriteLock允许多个读线程同时访问，但不允许写线程和读线程、写线程和写线程同时访问。相对于排他锁，提高了并发性。在实际应用中，大部分情况下对共享数据（如缓存）的访问都是读操作远多于写操作，这时ReentrantReadWriteLock能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。
所谓读写锁，是对访问资源共享锁和排斥锁，一般的重入性语义为 如果对资源加了写锁，其他线程无法再获得写锁与读锁，但是持有写锁的线程，可以对资源加读锁（锁降级）；如果一个线程对资源加了读锁，其他线程可以继续加读锁。
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。
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
使用
示例一：利用重入来执行升级缓存后的锁降级
1 class CachedData { 2 Object data;
3 volatile boolean cacheValid; //缓存是否有效
4 ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
5
6 void processCachedData() {
7 rwl.readLock().lock(); //获取读锁
8 //如果缓存无效，更新cache;否则直接使用data
9 if (!cacheValid) {
10 // Must release read lock before acquiring write lock
11 //获取写锁前须释放读锁
12 rwl.readLock().unlock();
13 rwl.writeLock().lock();
14 // Recheck state because another thread might have acquired
15 // write lock and changed state before we did.
16 if (!cacheValid) {
17 data = ...
18 cacheValid = true;
19 }
20 // Downgrade by acquiring read lock before releasing write lock
21 //锁降级，在释放写锁前获取读锁
22 rwl.readLock().lock();
23 rwl.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold read
24 }
25
26 use(data);
27 rwl.readLock().unlock(); //释放读锁
28 }
29 }
示例二：使用 ReentrantReadWriteLock 来提高 Collection 的并发性
通常在 collection 数据很多，读线程访问多于写线程并且 entail 操作的开销高于同步开销时尝试这么做。
1 class RWDictionary { 2 private final Map<String, Data> m = new TreeMap<String, Data>();
3 private final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
4 private final Lock r = rwl.readLock(); //读锁
5 private final Lock w = rwl.writeLock(); //写锁
6
7 public Data get(String key) {
8 r.lock();
9 try { return m.get(key); }
10 finally { r.unlock(); }
11 }
12 public String[] allKeys() {
13 r.lock();
14 try { return m.keySet().toArray(); }
15 finally { r.unlock(); }
16 }
17 public Data put(String key, Data value) {
18 w.lock();
19 try { return m.put(key, value); }
20 finally { w.unlock(); }
21 }
22 public void clear() {
23 w.lock();
24 try { m.clear(); }
25 finally { w.unlock(); }
26 }
27 }
实现原理
ReentrantReadWriteLock 也是基于AQS实现的，它的自定义同步器（继承AQS）需要在同步状态（一个整型变量state）上维护多个读线程和一个写线程的状态，使得该状态的设计成为读写锁实现的关键。如果在一个整型变量上维护多种状态，就一定需要“按位切割使用”这个变量，读写锁将变量切分成了两个部分，高16位表示读，低16位表示写。
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