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

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。

目录

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。

四、总结

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,特别是在多读少写的场景下。在使用读写锁时,需要注意读写锁的公平性、重入性、降级、升级和Condition等问题,以保证读写锁的安全性。

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