[线程设计]-读写锁分离设计模式

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一、介绍

上一篇提到使用 Single Thread Execution 来解决共享资源的线程安全问题（线程安全问题基本上就是数据不一致问题）。

对于共享资源的操作分为两种：读操作、写操作。

针对读写操作，多线程进行共享资源的操作会出现数据不一致存在几种情况：

如上述表格的四种情况，针对多线程间的读操作不会造成数据不一致的问题。

Single Thread Execution 模式，锁定共享资源针对的是所有的操作，也包括线程间的读操作。

如果能够在此基础上进行优化，针对多线程间的读操作，不进行加锁处理，可以在一定程度上提高性能。

在读多写少的情况下，性能的提升将会更明显。

这就是 读写锁分离设计模式

二、实现

2.1、思路

锁的实现以读操作和写操作进行分离。虽然读写锁实现分离，但是两者争抢的仍然是同一个锁。

针对读锁：只要当前没有在进行写操作的线程，都能够获取到读锁。

针对写锁：只有当前没有任何线程在进行读写操作，才能够获取到写锁。

2.2、具体实现

如上图，代码实现类

• Lock：接口，定义了读锁、和写锁的接口定义
  
• ReadLock：读锁实现
• WriteLock：写锁实现
• ReadWriteLock：读写锁接口定义，整合读锁和写锁。
  
• ReadWriteLockImpl：读写锁实现类

2.2.1、读写锁实现ReadWriteLockImpl 关键代码

代码中定义了

• 读写锁实现时实际争抢的锁-对象锁 METEX
• 当前等待读写操作，以及正在进行读写操作的线程数，用以控制读写锁是否运行进行操作。

2.2.2、写锁实现 WriteLock 关键代码

获取锁 WriteLock#lock

释放锁 WriteLock#unlock

2.2.3、读锁实现 ReadLock 关键代码

获取锁 ReadLock#lock

释放锁 ReadLock#unlock

三、总结

线程争抢锁的操作逻辑图如下：

使用如 synchronized 关键字的锁，针对共享资源不区分读写操作，都是直接进行加锁，同一个时刻只能有一个线程对共享资源进行操作。

读写锁分离本质上也是一把锁，不同于 synchronized 等锁，读写锁将一把锁分离成两种状态：读和写。

再来回顾一下，针对共享资源，多线程同时执行，数据一致性存在的几种情况

多线程中，锁存在的意义就是保证共享资源的数据一致性，而针对读操作来说，同一时刻即使多线程同时操作也不会影响到数据一致性， 读写锁分离要做的就是针对多线程的读操作进行放行，减少某一个状态下锁性能的损耗，达到提升性能的效果。