Java 读写锁的实现

一、

   synchronized和ReentrantLock的对比

到现在，看到多线程中，锁定的方式有2种：synchronized和ReentrantLock。两种锁定方式各有优劣，下面简单对比一下：

1、synchronized是关键字，就和if...else...一样，是语法层面的实现，因此synchronized获取锁以及释放锁都是Java虚拟机帮助用户完成的；ReentrantLock是类层面的实现，因此锁的获取以及锁的释放都需要用户自己去操作。特别再次提醒，ReentrantLock在lock()完了，一定要手动unlock()

2、synchronized简单，简单意味着不灵活，而ReentrantLock的锁机制给用户的使用提供了极大的灵活性。这点在Hashtable和ConcurrentHashMap中体现得淋漓尽致。synchronized一锁就锁整个Hash表，而ConcurrentHashMap则利用ReentrantLock实现了锁分离，锁的知识segment而不是整个Hash表

3、synchronized是不公平锁，而ReentrantLock可以指定锁是公平的还是非公平的

4、synchronized实现等待/通知机制通知的线程是随机的，ReentrantLock实现等待/通知机制可以有选择性地通知

5、和synchronized相比，ReentrantLock提供给用户多种方法用于锁信息的获取，比如可以知道lock是否被当前线程获取、lock被同一个线程调用了几次、lock是否被任意线程获取等等

总结起来，我认为如果只需要锁定简单的方法、简单的代码块，那么考虑使用synchronized，复杂的多线程处理场景下可以考虑使用ReentrantLock。当然这只是建议性地，还是要具体场景具体分析的。

最后，查看了很多资料，JDK1.5版本只有由于对synchronized做了诸多优化，效率上synchronized和ReentrantLock应该是差不多。

二、读写锁：分为读锁和写锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，这是由jvm自己控制的，你只要上好相应的锁即可。如果你的代码只读数据，可以很多人同时读，但不能同时写，那就上读锁；如果你的代码修改数据，只能有一个人在写，且不能同时读取，那就上写锁。总之，读的时候上读锁，写的时候上写锁！

　　ReentrantReadWriteLock会使用两把锁来解决问题，一个读锁，一个写锁
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

到ReentrantReadWriteLock，首先要做的是与ReentrantLock划清界限。它和后者都是单独的实现，彼此之间没有继承或实现的关系。然后就是总结这个锁机制的特性了： 
     (a).重入方面其内部的WriteLock可以获取ReadLock，但是反过来ReadLock想要获得WriteLock则永远都不要想。 
 
 
 (b).WriteLock可以降级为ReadLock，顺序是：先获得WriteLock再获得ReadLock，然后释放WriteLock，这时候线程将保持Readlock的持有。反过来ReadLock想要升级为WriteLock则不可能，为什么？参看(a)，呵呵. 
     (c).ReadLock可以被多个线程持有并且在作用时排斥任何的WriteLock，而WriteLock则是完全的互斥。这一特性最为重要，因为对于高读取频率而相对较低写入的数据结构，使用此类锁同步机制则可以提高并发量。 
     (d).不管是ReadLock还是WriteLock都支持Interrupt，语义与ReentrantLock一致。 
     (e).WriteLock支持Condition并且与ReentrantLock语义一致，而ReadLock则不能使用Condition，否则抛出UnsupportedOperationException异常。

示例：读锁，写锁及读写锁的缓存机制：

  /**
     *    读写锁实现
     *        读写锁的缓存机制
     */
    // 缓存的map
    private Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
    // 读写锁对象
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    private String data="1";

    /**
     * 进行读操作
     * 可以多个读线程同时进入，写线程不能执行
     */
    public String getReadWriteLock(String tt) {
        //获取读锁，并加锁
        Lock readLock = readWriteLock.readLock();
        readLock.lock();
        try {
            System.out.println("线程名称："+Thread.currentThread().getName() + " be ready to read data!");
//            Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000));
            Thread.sleep(3000);

//            this.data =tt;
            this.data = mainDao.getData(tt);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "------->>>>have read data :"+data );
            return this.data;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //!!!!!!注意：锁的释放一定要在trycatch的finally中，因为如果前面程序出现异常，锁就不能释放了
            //释放读锁
            readLock.unlock();
        }

        return null;
    }

    /**
     * 进行写操作
     * 只能一个写线程进入，读线程不能执行
     */
    public void putReadWriteLock(String data){
        //获取写锁，并加锁
        Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
        writeLock.lock();
        try {
            System.out.println("线程名称："+Thread.currentThread().getName() + " be ready to write data!");
            Thread.sleep(3000);
            this.data = data;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have write data: " + data);

        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
            System.out.println("error!!!");
        }finally {
            //释放写锁
            writeLock.unlock();
        }

    }

    /**
         * 设计一个缓存系统
         * 读写锁的应用。
         * JDK1.5自带的读写锁特性，读与读不互斥，读与写互斥，写与写互斥。
         * 为什么要使用读写锁？一句话概括那就是提高系统性能，如何提高呢？
         * 试想，对于所有对读的操作是不需要线程互斥的，而如果方法内
         * 使用了synchronized关键字同步以达到线程安全，对于所有的线程不管是读还是写的操作都要同步。
         * 这时如果有大量的读操作时就会又性能瓶颈。
         *
         * 所以，当一个方法内有多个线程访问，并且方法内有读和写读操作时，
         * 提升性能最好的线程安全办法时采用读写锁的机制对读写互斥、写写互斥。这样对于读读就没有性能问题了
         * @author zhurudong
         *
         */

    public void readWriteMathod(String key){

        readWriteLock.readLock().lock();//读锁，只对写的线程互斥
//        String key = "tt";
        Object value = null;
        try {
            // 尝试从缓存中获取数据
            value = map.get(key);
            if (value == null) {
                readWriteLock.readLock().unlock();//发现目标值为null,释放掉读锁
                readWriteLock.writeLock().lock();//发现目标值为null,需要取值操作,上写锁
                try {
                    value = map.get(key);// 很严谨这一步。再次取目标值
                    if (value == null) {//很严谨这一步。再次判断目标值,防止写锁释放后，后面获得写锁的线程再次进行取值操作
                        // 模拟DB操作
                        value = new Random().nextInt(10000) + "test";
                        map.put(key, value);

                        System.out.println("db completed!");
                    }
                    readWriteLock.readLock().lock();//再次对读进行锁住，以防止写的操作，造成数据错乱
                } finally {
                    /*
                     * 先加读锁再释放写锁读作用：
                     * 防止在100行出多个线程获得写锁进行写的操作，所以在写锁还没有释放前要上读锁
                     */
                    readWriteLock.writeLock().unlock();
                }
            }

        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }

    }

读写锁与多线程验证代码: https://gitee.com/xdymemory00/AsyncWithLock.git