Java锁之读写锁 - 《JUC》

概念
为什么会有写锁和读锁
代码示例
运行结果
结论
解决方法

概念

独占锁：指该锁一次只能被一个线程所持有。对ReentrantLock和Synchronized而言都是独占锁 共享锁：指该锁可以被多个线程锁持有对ReentrantReadWriteLock其读锁是共享，其写锁是独占写的时候只能一个人写，但是读的时候，可以多个人同时读

为什么会有写锁和读锁

原来我们使用ReentrantLock创建锁的时候，是独占锁，也就是说一次只能一个线程访问，但是有一个读写分离场景，读的时候想同时进行，因此原来独占锁的并发性就没这么好了，因为读锁并不会造成数据不一致的问题，因此可以多个人共享读

多个线程同时读一个资源类没有任何问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行，但是如果一个线程想去写共享资源，就不应该再有其它线程可以对该资源进行读或写

读-读：能共存读-写：不能共存写-写：不能共存

代码示例

实现一个读写缓存的操作，假设开始没有加锁的时候，会出现什么情况

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
 * 资源类
 */
class MyCache {
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    /**
     * 定义写操作
     * 满足：原子 + 独占
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(String key, Object value) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在写入：" + key);
        try {
            // 模拟网络拥堵，延迟0.3秒
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        map.put(key, value);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 写入完成");
    }
    public void get(String key) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在读取:");
        try {
            // 模拟网络拥堵，延迟0.3秒
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Object value = map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 读取完成：" + value);
    }
}
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();
        // 线程操作资源类，5个线程写
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // lambda表达式内部必须是final
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(tempInt + "", tempInt +  "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        // 线程操作资源类， 5个线程读
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // lambda表达式内部必须是final
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.get(tempInt + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

运行结果

1 正在写入：1 3 正在写入：3 2 正在写入：2 0 正在写入：0 4 正在写入：4 1 正在读取: 0 正在读取: 2 正在读取: 3 正在读取: 4 正在读取: 0 读取完成：null 4 写入完成 1 读取完成：null 4 读取完成：null 2 写入完成 3 写入完成 2 读取完成：null 0 写入完成 1 写入完成 3 读取完成：null

结论

多个线程同时读一个资源类没有任何问题，所以为了满足并发量，读取共享资源应该可以同时进行，但是，如果一个线程想去写共享资源，就不应该再有其它线程可以对该资源进行读或写，而从上面代码输出我们可以看到，在写入的时候，写操作都被其它线程打断了，这就造成了，还没写完，其它线程又开始写，这样就造成数据不一致

解决方法

上面的代码是没有加锁的，这样就会造成线程在进行写入操作的时候，被其它线程频繁打断，从而不具备原子性，这个时候，我们就需要用到读写锁来解决了

代码示例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/**
 * 资源类
 */
class MyCache {
    /**
     * 缓存中的东西，必须保持可见性，因此使用volatile修饰
     */
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    /**
     * 创建一个读写锁
     * 它是一个读写融为一体的锁，在使用的时候，需要转换
     */
    private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
    /**
     * 定义写操作
     * 满足：原子 + 独占
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(String key, Object value) {
        // 创建一个写锁
        rwLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在写入：" + key);
            try {
                // 模拟网络拥堵，延迟0.3秒
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 写入完成");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 写锁 释放
            rwLock.writeLock().unlock();
        }
    }
    /**
     * 获取
     * @param key
     */
    public void get(String key) {
        // 读锁
        rwLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在读取:");
            try {
                // 模拟网络拥堵，延迟0.3秒
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 读取完成：" + value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 读锁释放
            rwLock.readLock().unlock();
        }
    }
    /**
     * 清空缓存
     */
    public void clean() {
        map.clear();
    }
}
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();
        // 线程操作资源类，5个线程写
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            // lambda表达式内部必须是final
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(tempInt + "", tempInt +  "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        // 线程操作资源类， 5个线程读
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            // lambda表达式内部必须是final
            final int tempInt = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.get(tempInt + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

运行结果

1 正在写入：1 1 写入完成 2 正在写入：2 2 写入完成 3 正在写入：3 3 写入完成 4 正在写入：4 4 写入完成 5 正在写入：5 5 写入完成 1 正在读取: 3 正在读取: 2 正在读取: 5 正在读取: 4 正在读取: 3 读取完成：3 5 读取完成：5 4 读取完成：4 2 读取完成：2 1 读取完成：1

结论

从运行结果我们可以看出，写入操作是一个一个线程进行执行的，并且中间不会被打断，而读操作的时候，是同时5个线程进入，然后并发读取操作

这里的读锁和写锁的区别在于，写锁一次只能一个线程进入，执行写操作，而读锁是多个线程能够同时进入，进行读取的操作