同步锁 —— ReentrantReadWriteLock

本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结。由于文章比较多，写的时间也比较散，所以我整理了个目录贴（传送门），方便查阅。

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本文是转债文章，原文见博客

ReadWriteLock接口简介

ReadWriteLock接口是一个单独的接口（未继承Lock接口），该接口提供了获取读锁和写锁的方法。

所谓读写锁，是一对相关的锁——读锁和写锁，读锁用于只读操作，写锁用于写入操作。读锁可以由多个线程同时保持，而写锁是独占的，只能由一个线程获取。

接口内容

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * Returns the lock used for reading.
     *
     * @return the lock used for reading
     */
    Lock readLock();

    /**
     * Returns the lock used for writing.
     *
     * @return the lock used for writing
     */
    Lock writeLock();
}

由于读写锁本身的实现就远比独占锁复杂，因此，读写锁比较适用于以下情形：

1. 高频次的读操作，相对较低频次的写操作；
2. 读操作所用时间不会太短。（否则读写锁本身的复杂实现所带来的开销会成为主要消耗成本）

ReentrantReadWriteLock简介

ReentrantReadWriteLock类，顾名思义，是一种读写锁，它是ReadWriteLock接口的直接实现，该类在内部实现了具体独占锁特点的写锁，以及具有共享锁特点的读锁，和ReentrantLock一样，ReentrantReadWriteLock类也是通过定义内部类实现AQS框架的API来实现独占/共享的功能。

ReentrantReadWriteLock类具有如下特点：

支持公平/非公平策略

与ReadWriteLock类一样，ReentrantReadWriteLock对象在构造时，可以传入参数指定是公平锁还是非公平锁。

 /**
     * Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with
     * default (nonfair) ordering properties.
     */
    public ReentrantReadWriteLock() {
        this(false);
    }

    /**
     * Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with
     * the given fairness policy.
     *
     * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
     */
    public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        readerLock = new ReadLock(this);
        writerLock = new WriteLock(this);
    }

支持锁重入

• 同一读线程在获取了读锁后还可以获取读锁；
• 同一写线程在获取了写锁之后既可以再次获取写锁又可以获取读锁；

支持锁降级

所谓锁降级，就是：先获取写锁，然后获取读锁，最后释放写锁，这样写锁就降级成了读锁。但是，读锁不能升级到写锁。简言之，就是：

写锁可以降级成读锁，读锁不能升级成写锁。

Condition条件支持

ReentrantReadWriteLock的内部读锁类、写锁类实现了Lock接口，所以可以通过newCondition()方法获取Condition对象。但是这里要注意，读锁是没法获取Condition对象的，读锁调用newCondition() 方法会直接抛出UnsupportedOperationException。

我们知道，condition的作用其实是对Object类的wait()和notify()的增强，是为了让线程在指定对象上等待，是一种线程之间进行协调的工具。
当线程调用condition对象的await方法时，必须拿到和这个condition对象关联的锁。由于线程对读锁的访问是不受限制的（在写锁未被占用的情况下），那么即使拿到了和读锁关联的condition对象也是没有意义的，因为读线程之前不需要进行协调。

使用示例

以下是Oracle官方给出的一个例子：
使用ReentrantReadWriteLock控制对TreeMap的访问（利用读锁控制读操作的访问，利用写锁控制修改操作的访问），将TreeMap包装成一个线程安全的集合，并且利用了读写锁的特性来提高并发访问。

public class RWTreeMap {
    private final Map<String, Data> m = new TreeMap<String, Data>();
    private final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    private final Lock r = rwl.readLock();
    private final Lock w = rwl.writeLock();
 
    public Data get(String key) {
        r.lock();
        try {
            return m.get(key);
        } finally {
            r.unlock();
        }
    }
 
    public String[] allKeys() {
        r.lock();
        try {
            return (String[]) m.keySet().toArray();
        } finally {
            r.unlock();
        }
    }
 
    public Data put(String key, Data value) {
        w.lock();
        try {
            return m.put(key, value);
        } finally {
            w.unlock();
        }
    }
 
    public void clear() {
        w.lock();
        try {
            m.clear();
        } finally {
            w.unlock();
        }
    }
}

参考

https://blog.csdn.net/sinat_36572927/article/details/90242379

https://cloud.tencent.com/developer/article/1461980