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  • Java中的锁分类与使用

     

    1. Java锁的种类

      在笔者面试过程时,经常会被问到各种各样的锁,如乐观锁、读写锁等等,非常繁多,在此做一个总结。介绍的内容如下:

    • 乐观锁/悲观锁
    • 独享锁/共享锁
    • 互斥锁/读写锁
    • 可重入锁
    • 公平锁/非公平锁
    • 分段锁
    • 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
    • 自旋锁

      以上是一些锁的名词,这些分类并不是全是指锁的状态,有的指锁的特性,有的指锁的设计,下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释。

    1.1 乐观锁/悲观锁

      乐观锁与悲观锁并不是特指某两种类型的锁,是人们定义出来的概念或思想,主要是指看待并发同步的角度。

      乐观锁:顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS(Compare and Swap 比较并交换)实现的。

      悲观锁:总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现就是悲观锁。

      悲观锁适合写操作非常多的场景,乐观锁适合读操作非常多的场景,不加锁会带来大量的性能提升。

      悲观锁在Java中的使用,就是利用各种锁。

      乐观锁在Java中的使用,是无锁编程,常常采用的是CAS算法,典型的例子就是原子类,通过CAS自旋实现原子操作的更新。

    1.1.1 乐观锁

      乐观锁总是认为不存在并发问题,每次去取数据的时候,总认为不会有其他线程对数据进行修改,因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改,一般会使用“数据版本机制”或“CAS操作”来实现。

    (1) 数据版本机制

      实现数据版本一般有两种,第一种是使用版本号,第二种是使用时间戳。以版本号方式为例。

      版本号方式:一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段,表示数据被修改的次数,当数据被修改时,version值会加一。当线程A要更新数据值时,在读取数据的同时也会读取version值,在提交更新时,若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新,否则重试更新操作,直到更新成功。
    核心SQL代码:

    1 update table set xxx=#{xxx}, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

    (2) CAS操作

      CAS(Compare and Swap 比较并交换),当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。

      CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值B,否则处理器不做任何操作。

    1.2 悲观锁

      悲观锁认为对于同一个数据的并发操作,一定会发生修改的,哪怕没有修改,也会认为修改。因此对于同一份数据的并发操作,悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为,不加锁并发操作一定会出问题。

      在对任意记录进行修改前,先尝试为该记录加上排他锁(exclusive locking)。

      如果加锁失败,说明该记录正在被修改,那么当前查询可能要等待或者抛出异常。具体响应方式由开发者根据实际需要决定。

      如果成功加锁,那么就可以对记录做修改,事务完成后就会解锁了。

      期间如果有其他对该记录做修改或加排他锁的操作,都会等待我们解锁或直接抛出异常。

    1.2 独享锁/共享锁

      独享锁是指该锁一次只能被一个线程所持有。

      共享锁是指该锁可被多个线程所持有。

      对于Java ReentrantLock而言,其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReadWriteLock,其读锁是共享锁,其写锁是独享锁。

      读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的,读写,写读,写写的过程是互斥的。

      独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的,通过实现不同的方法,来实现独享或者共享。

      对于Synchronized而言,当然是独享锁。

    1.3 互斥锁/读写锁

      上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法,互斥锁/读写锁就是具体的实现。

      互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock。

      读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。

    1.4 可重入锁

      可重入锁又名递归锁,是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁。说的有点抽象,下面会有一个代码的示例。

      对于Java ReetrantLock而言,从名字就可以看出是一个重入锁,其名字是Re entrant Lock 重新进入锁。

      对于Synchronized而言,也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

    复制代码
    1 synchronized void setA() throws Exception{
    2   Thread.sleep(1000);
    3   setB();
    4 }
    5 
    6 synchronized void setB() throws Exception{
    7   Thread.sleep(1000);
    8 }
    复制代码

      上面的代码就是一个可重入锁的一个特点。如果不是可重入锁的话,setB可能不会被当前线程执行,可能造成死锁。

    1.5 公平锁/非公平锁

      公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。

      非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序,有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能,会造成优先级反转或者饥饿现象。

      对于Java ReetrantLock而言,通过构造函数指定该锁是否是公平锁,默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

      对于Synchronized而言,也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度,所以并没有任何办法使其变成公平锁。

    1.6 分段锁

      分段锁其实是一种锁的设计,并不是具体的一种锁,对于ConcurrentHashMap而言,其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

      我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想,ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment,它即类似于HashMap(JDK7和JDK8中HashMap的实现)的结构,即内部拥有一个Entry数组,数组中的每个元素又是一个链表;同时又是一个ReentrantLock(Segment继承了ReentrantLock)。

      当需要put元素的时候,并不是对整个hashmap进行加锁,而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中,然后对这个分段进行加锁,所以当多线程put的时候,只要不是放在一个分段中,就实现了真正的并行的插入。

      但是,在统计size的时候,可就是获取hashmap全局信息的时候,就需要获取所有的分段锁才能统计。

      分段锁的设计目的是细化锁的粒度,当操作不需要更新整个数组的时候,就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

    1.7 偏向锁/轻量级锁/重量级锁

      这三种锁是指锁的状态,并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

      偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问,那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

      轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候,被另一个线程所访问,偏向锁就会升级为轻量级锁,其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁,不会阻塞,提高性能。

      重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候,另一个线程虽然是自旋,但自旋不会一直持续下去,当自旋一定次数的时候,还没有获取到锁,就会进入阻塞,该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让他申请的线程进入阻塞,性能降低。

    1.8 自旋锁

      在Java中,自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞,而是采用循环的方式去尝试获取锁,这样的好处是减少线程上下文切换的消耗,缺点是循环会消耗CPU。

    2.锁的使用

    2.1 预备知识

    2.1.1 AQS

      AbstractQueuedSynchronized 抽象队列式的同步器,AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架,许多同步类实现都依赖于它,如常用的ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch…

      

      AQS维护了一个volatile int state(代表共享资源)和一个FIFO线程等待队列(多线程争用资源被阻塞时会进入此队列)。

      state的访问方式有三种:

    1 getState()
    2 setState()
    3 compareAndSetState()

      AQS定义两种资源共享方式:Exclusive(独占,只有一个线程能执行,如ReentrantLock)和Share(共享,多个线程可同时执行,如Semaphore/CountDownLatch)。

      不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可,至于具体线程等待队列的维护(如获取资源失败入队/唤醒出队等),AQS已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法:

    1 isHeldExclusively():该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
    2 tryAquire(int):独占方式。尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false。
    3 tryRelease(int):独占方式。尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
    4 tryAcquireShared(int):共享方式。尝试获取资源。负数表示失败;0表示成功,但没有剩余可用资源;正数表示成功,且有剩余资源。
    5 tryReleaseShared(int):共享方式。尝试释放资源,如果释放后允许唤醒后续等待结点返回true,否则返回false。

      以ReentrantLock为例,state初始化为0,表示未锁定状态。A线程lock()时,会调用tryAcquire()独占该锁并将state+1。此后,其他线程再tryAcquire()时就会失败,直到A线程unlock()到state=0(即释放锁)为止,其他线程才有机会获取该锁。当然,释放锁之前,A线程自己是可以重复获取此锁的(state会累加),这就是可重入的概念。但要注意,获取多少次就要释放多少次,这样才能保证state是能回到零态的。

      再以CountDownLatch为例,任务分为N个子线程去执行,state为初始化为N(注意N要与线程个数一致)。这N个子线程是并行执行的,每个子线程执行完后countDown()一次,state会CAS减1。等到所有子线程都执行完后(即state=0),会unpark()主调用线程,然后主调用线程就会await()函数返回,继续后余动作。

      一般来说,自定义同步器要么是独占方法,要么是共享方式,他们也只需实现tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式,如ReentrantReadWriteLock。

    2.1.2 CAS

      CAS(Compare and Swap 比较并交换)是乐观锁技术,当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其他线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。

      CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值B,否则处理器不做任何操作。无论哪种情况,它都会在CAS指令之前返回该位置的值(在CAS的一些特殊情况下将仅返回CAS是否成功,而不提取当前值)。CAS有效地说明了“我认为位置V应该包含值A;如果包含该值,则将B放到这个位置;否则,不要更改该位置,只告诉我这个位置现在的值即可”。这其实和乐观锁的冲突检查+数据更新的原理是一样的。

    JAVA对CAS的支持:

    在JDK1.5中新增java.util.concurrent包就是建立在CAS之上的。相对于synchronized这种阻塞算法,CAS是非阻塞算法的一种常见实现。所以java.util.concurrent包中的AtomicInteger为例,看一下在不使用锁的情况下是如何保证线程安全的。主要理解getAndIncrement方法,该方法的作用相当于++i操作。

    复制代码
     1 public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable{
     2   private volatile int value;
     3   public final int get(){
     4     return value;
     5   }
     6 
     7   public final int getAndIncrement(){
     8     for (;;){
     9       int current = get();
    10       int next = current + 1;
    11       if (compareAndSet(current, next))
    12       return current;
    13     }
    14   }
    15  
    16   public final boolean compareAndSet(int expect, int update){
    17     return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    18   }
    19 }
    复制代码

    2.2 实战

    2.2.1 synchronized

      synchronized可重入锁验证

    复制代码
     1 public class MyLockTest implements Runnable {
     2     public synchronized void get() {
     3         System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
     4         //reentrantLock.lock();
     5         System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
     6         set();
     7         //reentrantLock.unlock();
     8         System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
     9     }
    10 
    11     public synchronized void set() {
    12         //reentrantLock.lock();
    13         System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    14         //reentrantLock.unlock();
    15     }
    16 
    17     @Override
    18     public void run() {
    19         System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    20         get();
    21     }
    22 
    23     public static void main(String[] args) {
    24         MyLockTest test = new MyLockTest();
    25         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    26             new Thread(test, "thread-" + i).start();
    27         }
    28     }
    29 
    30 }
    复制代码

    运行结果

    复制代码
     1 1 run thread name-->thread-0
     2 2 enter thread name-->thread-0
     3 3 get thread name-->thread-0
     4 1 run thread name-->thread-1
     5 1 run thread name-->thread-2
     6 4 set thread name-->thread-0
     7 5 leave run thread name-->thread-0
     8 1 run thread name-->thread-3
     9 2 enter thread name-->thread-2
    10 3 get thread name-->thread-2
    11 4 set thread name-->thread-2
    12 5 leave run thread name-->thread-2
    13 2 enter thread name-->thread-1
    14 3 get thread name-->thread-1
    15 4 set thread name-->thread-1
    16 5 leave run thread name-->thread-1
    17 2 enter thread name-->thread-3
    18 3 get thread name-->thread-3
    19 4 set thread name-->thread-3
    20 5 leave run thread name-->thread-3
    21 1 run thread name-->thread-5
    22 2 enter thread name-->thread-5
    23 3 get thread name-->thread-5
    24 4 set thread name-->thread-5
    25 5 leave run thread name-->thread-5
    26 1 run thread name-->thread-7
    27 1 run thread name-->thread-6
    28 2 enter thread name-->thread-7
    29 3 get thread name-->thread-7
    30 4 set thread name-->thread-7
    31 1 run thread name-->thread-4
    32 5 leave run thread name-->thread-7
    33 1 run thread name-->thread-8
    34 2 enter thread name-->thread-8
    35 3 get thread name-->thread-8
    36 4 set thread name-->thread-8
    37 5 leave run thread name-->thread-8
    38 1 run thread name-->thread-9
    39 2 enter thread name-->thread-4
    40 3 get thread name-->thread-4
    41 4 set thread name-->thread-4
    42 5 leave run thread name-->thread-4
    43 2 enter thread name-->thread-6
    44 3 get thread name-->thread-6
    45 4 set thread name-->thread-6
    46 5 leave run thread name-->thread-6
    47 2 enter thread name-->thread-9
    48 3 get thread name-->thread-9
    49 4 set thread name-->thread-9
    50 5 leave run thread name-->thread-9
    复制代码

      get()方法中顺利进入了set()方法,说明synchronized的确是可重入锁。分析打印Log,thread-0先进入get方法体,这个时候thread-1、thread-2、thread-3等待进入,但当thread-0离开时,thread-2却先进入了方法体,没有按照thread-1、thread-2、thread-3的顺序进入get方法体,说明sychronized的确是非公平锁。而且在一个线程进入get方法体后,其他线程只能等待,无法同时进入,验证了synchronized是独占锁。

    2.2.2 ReentrantLock

      ReentrantLock既可以构造公平锁又可以构造非公平锁,默认为非公平锁,将上面的代码改为用ReentrantLock实现,再次运行。

    复制代码
     1 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
     2 
     3 public class MyLockTest implements Runnable {
     4 
     5     private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
     6 
     7     public void get() {
     8         System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
     9         reentrantLock.lock();
    10         System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    11         set();
    12         reentrantLock.unlock();
    13         System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    14     }
    15 
    16     public void set() {
    17         reentrantLock.lock();
    18         System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    19         reentrantLock.unlock();
    20     }
    21 
    22     @Override
    23     public void run() {
    24         System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    25         get();
    26     }
    27 
    28     public static void main(String[] args) {
    29         MyLockTest test = new MyLockTest();
    30         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    31             new Thread(test, "thread-" + i).start();
    32         }
    33     }
    34 
    35 }
    复制代码

    运行结果

    复制代码
     1 1 run thread name-->thread-0
     2 2 enter thread name-->thread-0
     3 1 run thread name-->thread-1
     4 2 enter thread name-->thread-1
     5 3 get thread name-->thread-0
     6 4 set thread name-->thread-0
     7 1 run thread name-->thread-3
     8 2 enter thread name-->thread-3
     9 3 get thread name-->thread-3
    10 4 set thread name-->thread-3
    11 5 leave run thread name-->thread-3
    12 1 run thread name-->thread-4
    13 2 enter thread name-->thread-4
    14 3 get thread name-->thread-4
    15 4 set thread name-->thread-4
    16 5 leave run thread name-->thread-4
    17 1 run thread name-->thread-5
    18 2 enter thread name-->thread-5
    19 3 get thread name-->thread-5
    20 4 set thread name-->thread-5
    21 5 leave run thread name-->thread-5
    22 1 run thread name-->thread-7
    23 2 enter thread name-->thread-7
    24 3 get thread name-->thread-7
    25 4 set thread name-->thread-7
    26 5 leave run thread name-->thread-7
    27 5 leave run thread name-->thread-0
    28 3 get thread name-->thread-1
    29 4 set thread name-->thread-1
    30 5 leave run thread name-->thread-1
    31 1 run thread name-->thread-2
    32 2 enter thread name-->thread-2
    33 3 get thread name-->thread-2
    34 4 set thread name-->thread-2
    35 5 leave run thread name-->thread-2
    36 1 run thread name-->thread-9
    37 2 enter thread name-->thread-9
    38 3 get thread name-->thread-9
    39 4 set thread name-->thread-9
    40 5 leave run thread name-->thread-9
    41 1 run thread name-->thread-6
    42 1 run thread name-->thread-8
    43 2 enter thread name-->thread-8
    44 3 get thread name-->thread-8
    45 4 set thread name-->thread-8
    46 5 leave run thread name-->thread-8
    47 2 enter thread name-->thread-6
    48 3 get thread name-->thread-6
    49 4 set thread name-->thread-6
    50 5 leave run thread name-->thread-6
    复制代码

    的确如其名,可重入锁,当然默认的确是非公平锁。thread-0持有锁期间,thread-1等待拥有锁,当thread-0释放锁时thread-3先获取到锁,并非按照先后顺序获取锁的。

    将其构造为公平锁,看看运行结果是否符合预期。查看源码构造公平锁很简单,只要在构造器传入boolean值true即可。

    复制代码
    1     /**
    2      * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
    3      * given fairness policy.
    4      *
    5      * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
    6      */
    7     public ReentrantLock(boolean fair) {
    8         sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    9     }
    复制代码

    修改上面例程的代码构造方法为:

    1 ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);

    ReentrantLock实现公平锁。

    复制代码
     1 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
     2 
     3 public class MyLockTest implements Runnable {
     4 
     5     private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(true);
     6 
     7     public void get() {
     8         System.out.println("2 enter thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
     9         reentrantLock.lock();
    10         System.out.println("3 get thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    11         set();
    12         reentrantLock.unlock();
    13         System.out.println("5 leave run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    14     }
    15 
    16     public void set() {
    17         reentrantLock.lock();
    18         System.out.println("4 set thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    19         reentrantLock.unlock();
    20     }
    21 
    22     @Override
    23     public void run() {
    24         System.out.println("1 run thread name-->" + Thread.currentThread().getName());
    25         get();
    26     }
    27 
    28     public static void main(String[] args) {
    29         MyLockTest test = new MyLockTest();
    30         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    31             new Thread(test, "thread-" + i).start();
    32         }
    33     }
    34 
    35 }
    复制代码

    运行结果

    复制代码
     1 1 run thread name-->thread-0
     2 2 enter thread name-->thread-0
     3 3 get thread name-->thread-0
     4 1 run thread name-->thread-2
     5 2 enter thread name-->thread-2
     6 4 set thread name-->thread-0
     7 1 run thread name-->thread-3
     8 2 enter thread name-->thread-3
     9 1 run thread name-->thread-1
    10 2 enter thread name-->thread-1
    11 1 run thread name-->thread-5
    12 2 enter thread name-->thread-5
    13 3 get thread name-->thread-2
    14 4 set thread name-->thread-2
    15 5 leave run thread name-->thread-2
    16 5 leave run thread name-->thread-0
    17 3 get thread name-->thread-3
    18 4 set thread name-->thread-3
    19 5 leave run thread name-->thread-3
    20 1 run thread name-->thread-9
    21 2 enter thread name-->thread-9
    22 3 get thread name-->thread-1
    23 4 set thread name-->thread-1
    24 5 leave run thread name-->thread-1
    25 3 get thread name-->thread-5
    26 4 set thread name-->thread-5
    27 5 leave run thread name-->thread-5
    28 3 get thread name-->thread-9
    29 4 set thread name-->thread-9
    30 5 leave run thread name-->thread-9
    31 1 run thread name-->thread-6
    32 2 enter thread name-->thread-6
    33 3 get thread name-->thread-6
    34 4 set thread name-->thread-6
    35 1 run thread name-->thread-7
    36 5 leave run thread name-->thread-6
    37 2 enter thread name-->thread-7
    38 3 get thread name-->thread-7
    39 4 set thread name-->thread-7
    40 5 leave run thread name-->thread-7
    41 1 run thread name-->thread-4
    42 2 enter thread name-->thread-4
    43 3 get thread name-->thread-4
    44 1 run thread name-->thread-8
    45 2 enter thread name-->thread-8
    46 4 set thread name-->thread-4
    47 5 leave run thread name-->thread-4
    48 3 get thread name-->thread-8
    49 4 set thread name-->thread-8
    50 5 leave run thread name-->thread-8
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      公平锁在多个线程想要同时获取锁的时候,会发现再排队,按照先来后到的顺序进行。

    2.2.3 ReentrantReadWriteLock

       读写锁的性能都会比排他锁要好,因为大多数场景读是多于写的。在读多于写的情况下,读写锁能够提供比排它锁更好的并发性和吞吐量。Java并发包提供读写锁的实现是ReentrantReadWriteLock。

    特性 说明
    公平性选择 支持非公平(默认)和公平的锁获取方式,吞吐量还是非公平优于公平
    重进入 该锁支持重进入,以读写线程为例:读线程在获取了读锁之后,能够再次获取读锁。而写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁,同时也可以获取读锁
    锁降级 遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序,写锁能够降级成为读锁
    复制代码
     1 import java.util.HashMap;
     2 import java.util.Map;
     3 import java.util.concurrent.locks.Lock;
     4 import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
     5 
     6 public class MyLockTest {
     7 
     8     public static void main(String[] args) {
     9         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    10             new Thread(new Runnable() {
    11                 @Override
    12                 public void run() {
    13                     Cache.put("key", new String(Thread.currentThread().getName() + " joke"));
    14                 }
    15             }, "threadW-" + i).start();
    16             new Thread(new Runnable() {
    17                 @Override
    18                 public void run() {
    19                     System.out.println(Cache.get("key"));
    20                 }
    21             }, "threadR-" + i).start();
    22             new Thread(new Runnable() {
    23                 @Override
    24                 public void run() {
    25                     Cache.clear();
    26                 }
    27             }, "threadC-" + i).start();
    28         }
    29     }
    30 }
    31 
    32 class Cache {
    33     static Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
    34     static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    35     static Lock r = rwl.readLock();
    36     static Lock w = rwl.writeLock();
    37 
    38     // 获取一个key对应的value
    39     public static final Object get(String key) {
    40         r.lock();
    41         try {
    42             System.out.println("get " + Thread.currentThread().getName());
    43             return map.get(key);
    44         } finally {
    45             r.unlock();
    46         }
    47     }
    48 
    49     // 设置key对应的value,并返回旧有的value
    50     public static final Object put(String key, Object value) {
    51         w.lock();
    52         try {
    53             System.out.println("put " + Thread.currentThread().getName());
    54             return map.put(key, value);
    55         } finally {
    56             w.unlock();
    57         }
    58     }
    59 
    60     // 清空所有的内容
    61     public static final void clear() {
    62         w.lock();
    63         try {
    64             System.out.println("clear " + Thread.currentThread().getName());
    65             map.clear();
    66         } finally {
    67             w.unlock();
    68         }
    69     }
    70 }
    复制代码

    运行结果

    复制代码
     1 put threadW-0
     2 clear threadC-1
     3 put threadW-1
     4 get threadR-1
     5 threadW-1 joke
     6 put threadW-2
     7 get threadR-0
     8 threadW-2 joke
     9 clear threadC-0
    10 get threadR-2
    11 null
    12 clear threadC-4
    13 clear threadC-2
    14 clear threadC-3
    15 put threadW-4
    16 put threadW-3
    17 get threadR-3
    18 threadW-3 joke
    19 put threadW-5
    20 get threadR-4
    21 threadW-5 joke
    22 clear threadC-5
    23 put threadW-6
    24 put threadW-7
    25 get threadR-7
    26 threadW-7 joke
    27 get threadR-5
    28 threadW-7 joke
    29 get threadR-6
    30 threadW-7 joke
    31 clear threadC-6
    32 clear threadC-7
    33 put threadW-8
    34 clear threadC-8
    35 put threadW-9
    36 get threadR-9
    37 threadW-9 joke
    38 clear threadC-9
    39 get threadR-8
    40 null
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    可看到普通HashMap在多线程中数据可见性正常。

    参考资料:

    https://blog.csdn.net/tyyj90/article/details/78236053

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