多线程与并发----读写锁

绝地灬酷狼 2021-09-15 10:16 497阅读 0赞

**锁**

1、锁分为读锁和写锁

2、多个读锁不互斥

3、读锁和写锁互斥

4、写锁与写锁互斥

**总之，**这是由JVM自己控制的，如果你的代码只读取数据，可以多人同时读，但不能同时写，那就上读锁；若歌你的代码修改数据，只能有一个人在写，且不能同时读取，那就上写锁。

**三个线程读数据，三个线程写数据示例：**

**功能：**可以同时读，读的时候不能写，不能同时写，写的时候不能读，读的时候上读锁，读完解锁；写的时候上写锁，写完解锁。注意finally解锁

> import java.util.Random;
> import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
> import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
> 
> public class ReadWriteLockTest {
> 
> 	/**读写所使用
> 	* 三个线程读，三个线程写
> 	*/
> 	public static void main(String[] args) {
> 		//共享对象
> 		final Source source = new Source();
> 		//创建线程
> 		for (int i=0; i<3; i++){
> 			//读
> 			new Thread(new Runnable(){
> 				public void run(){
> 					while (true)
> 						source.get();
> 				}
> 			}).start();
> 			//写
> 			new Thread(new Runnable(){
> 				public void run(){
> 					while (true)
> 						source.put(new Random().nextInt(999));
> 				}
> 			}).start();
> 		}
> 	}
> 	static class Source
> 	{
> 		//共享数据
> 		private int data = 0;
> 		//要操作同一把锁上的读或写锁
> 		ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
> 		
> 		//读方法
> 		public void get()
> 		{
> 			//上读锁
> 			rwl.readLock().lock();
> 			try
> 			{
> 				//获取数据并输出
> 				System.out.println("读——"+Thread.currentThread().getName()+"正在获取数据。。。");
> 				try
> 				{
> 					Thread.sleep(new Random().nextInt(6)*1000);
> 				} catch (InterruptedException e)
> 				{
> 					e.printStackTrace();
> 				}
> 				System.out.println("读——"+Thread.currentThread().getName()+"获取到的数据："+data);
> 			}finally
> 			{
> 				//解锁
> 				rwl.readLock().unlock();
> 			}			
> 		}
> 		//写方法
> 		public void put(int data)
> 		{
> 			//上写锁
> 			rwl.writeLock().lock();
> 			try
> 			{
> 				//提示信息
> 				System.out.println("写——"+Thread.currentThread().getName()+"正在改写数据。。。");
> 				try
> 				{
> 					Thread.sleep(new Random().nextInt(6)*1000);
> 				} catch (InterruptedException e)
> 				{
> 					e.printStackTrace();
> 				}
> 				this.data = data;
> 				System.out.println("写——"+Thread.currentThread().getName()+"已将数据改写为："+data);
> 			}finally
> 			{
> 				//解锁
> 				rwl.writeLock().unlock();
> 			}			
> 		}
> 	}
> }

运行结果为：

> > 读——Thread-0正在获取数据。。。  
> > 读——Thread-2正在获取数据。。。  
> > 读——Thread-4正在获取数据。。。  
> > 读——Thread-0获取到的数据：0  
> > 读——Thread-4获取到的数据：0  
> > 读——Thread-2获取到的数据：0  
> > 写——Thread-3正在改写数据。。。  
> > 写——Thread-3已将数据改写为：565  
> > 写——Thread-3正在改写数据。。。  
> >

**ReentrantReadWriteLock**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(204,204,255);">构造方法摘要</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">ReentrantReadWriteLock</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;使用默认（非公平）的排序属性创建一个新的 ReentrantReadWriteLock。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td><a rel="nofollow">ReentrantReadWriteLock</a>(boolean&nbsp;fair) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;使用给定的公平策略创建一个新的 ReentrantReadWriteLock。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="background:rgb(204,204,255);">方法摘要</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);">protected &nbsp;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a></td> 
 <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getOwner</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回当前拥有写入锁的线程，如果没有这样的线程，则返回 null。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="3">protected &nbsp;<a title="java.util 中的接口" rel="nofollow">Collection</a>&lt;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&gt;</td> 
 <td colspan="2"><a rel="nofollow">getQueuedReaderThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回一个 collection，它包含可能正在等待获取读取锁的线程。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);">protected &nbsp;<a title="java.util 中的接口" rel="nofollow">Collection</a>&lt;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&gt;</td> 
 <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getQueuedThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回一个 collection，它包含可能正在等待获取读取或写入锁的线程。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="3">protected &nbsp;<a title="java.util 中的接口" rel="nofollow">Collection</a>&lt;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&gt;</td> 
 <td colspan="2"><a rel="nofollow">getQueuedWriterThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回一个 collection，它包含可能正在等待获取写入锁的线程。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;int</td> 
 <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getQueueLength</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回等待获取读取或写入锁的线程估计数目。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2">&nbsp;int</td> 
 <td colspan="3"><a rel="nofollow">getReadHoldCount</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询当前线程在此锁上保持的重入读取锁数量。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;int</td> 
 <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getReadLockCount</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询为此锁保持的读取锁数量。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="3">protected &nbsp;<a title="java.util 中的接口" rel="nofollow">Collection</a>&lt;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&gt;</td> 
 <td colspan="2"><a rel="nofollow">getWaitingThreads</a>(<a title="java.util.concurrent.locks 中的接口" rel="nofollow">Condition</a>&nbsp;condition) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回一个 collection，它包含可能正在等待与写入锁相关的给定条件的那些线程。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;int</td> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getWaitQueueLength</a>(<a title="java.util.concurrent.locks 中的接口" rel="nofollow">Condition</a>&nbsp;condition) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回正等待与写入锁相关的给定条件的线程估计数目。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>&nbsp;int</td> 
 <td colspan="4"><a rel="nofollow">getWriteHoldCount</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询当前线程在此锁上保持的重入写入锁数量。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">hasQueuedThread</a>(<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&nbsp;thread) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询是否给定线程正在等待获取读取或写入锁。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4"><a rel="nofollow">hasQueuedThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询是否所有的线程正在等待获取读取或写入锁。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">hasWaiters</a>(<a title="java.util.concurrent.locks 中的接口" rel="nofollow">Condition</a>&nbsp;condition) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询是否有些线程正在等待与写入锁有关的给定条件。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4"><a rel="nofollow">isFair</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;如果此锁将公平性设置为 ture，则返回 true。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">isWriteLocked</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询是否某个线程保持了写入锁。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>&nbsp;boolean</td> 
 <td colspan="4"><a rel="nofollow">isWriteLockedByCurrentThread</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询当前线程是否保持了写入锁。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;<a title="java.util.concurrent.locks 中的类" rel="nofollow">ReentrantReadWriteLock.ReadLock</a></td> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">readLock</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回用于读取操作的锁。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="4">&nbsp;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">String</a></td> 
 <td><a rel="nofollow">toString</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回标识此锁及其锁状态的字符串。</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;<a title="java.util.concurrent.locks 中的类" rel="nofollow">ReentrantReadWriteLock.WriteLock</a></td> 
 <td style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">writeLock</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回用于写入操作的锁。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**JDK帮助文档中的示例用法**。下面的代码展示了如何利用重入来执行升级缓存后的锁降级（为简单起见，省略了异常处理）：

>     class CachedData {
>     
>        Object data;
>     
>        volatile boolean cacheValid;	数据有没有标记
>     
>        ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
>     
>        void processCachedData() {处理数据
>     
>          rwl.readLock().lock();先上读锁
>     
>          if (!cacheValid) {如果数据不存在
>     
>             // Must release read lock before acquiring write lock
>     
>             rwl.readLock().unlock();准备写数据，需先解除读锁
>     
>             rwl.writeLock().lock();上写锁
>     
>             // Recheck state because another thread might have acquired
>     
>             //   write lock and changed state before we did.
>     
>             if (!cacheValid) {再次检查数据是否存在，防止其他线程已经存入数据
>     
>               data = ...
>     
>               cacheValid = true;写好数据，改变标记
>     
>             }
>     
>             // Downgrade by acquiring read lock before releasing write lock
>     
>             准备释放写锁，数据存在了，释放后就要使用数据，恢复产生数据前的读锁状态
>     
>     rwl.readLock().lock();
>     
>             rwl.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold read
>     
>          }
>     
>      
>     
>          use(data);存在直接使用数据
>     
>          rwl.readLock().unlock();解除读锁
>     
>        }
>     
>      }

**面试题：设计一个缓存系统**

> **缓存系统：你要取数据，需调用我的public Object getData(String key)方法，我要检查我内部有没有这个数据，如果有就直接返回，如果没有，就从数据库中查找这个数，查到后将这个数据存入我内部的存储器中，下次再有人来要这个数据，我就直接返回这个数不用再到数据库中找了。 你要取数据不要找数据库，来找我。**
> 
> class CachedSystem
> {	
> 	//缓存系统的存储器
> 	private Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();
> 	//取数据方法可能有多个线程来取数据，没有数据的话又会去数据库查询，需要互斥
> 	
> 	public synchronized Object get(String key)
> 	{	
> 		//先查询内部存储器中有没有要的值
> 	
> 		Object value = cache.get(key);
> 		if (value==null)//如果没有，就去数据库中查询，并将查到的结果存入内部存储器中
> 		{	
> 			value = “aaaa”; //实际代码是查询后的结果 queryDB(key)	
> 			cache.put(key, value);	
> 		}	
> 		return value;
> 	}
> 	
> 	//上面的代码每次只能有一个线程来查询，但只有写的时候才需要互斥，修改如下
> 	
> 	//来一个读写锁	
> 	ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();	
> 	public Object get(String key){
> 		//上读锁	
> 		rwl.readLock().lock();	
> 		//先查询内部存储器中有没有要的值	
> 		Object value = cache.get(key);	
> 		if (value==null)//如果没有，就去数据库中查询，并将查到的结果存入内部存储器中	
> 		{	
> 			//释放读锁 上写锁	
> 			rwl.readLock().unlock();	
> 			rwl.writeLock().lock();	
> 			if (value==null)再次进行判断，防止多个写线程堵在这个地方重复写		
> 			{		
> 				value = “aaaa”;		
> 				cache.put(key, value);	
> 			}
> 		//设置完成 释放写锁，恢复读写状态
> 		
> 		rwl.readLock().lock();	
> 		rwl.writeLock().unlock();	
> 		}
> 	//释放读锁
> 	rwl.readLock().unlock();
> 	return value;	
> 	//注意：try finally中unlock
> 	}
> }
> 
> 
>