多线程（30）ReadWriteLock

ReadWriteLock 是 Java 并发包 java.util.concurrent.locks 中的一个接口，它定义了一种特殊类型的锁，这种锁允许多个线程同时读取共享资源，但同一时间只允许一个线程写入。这种锁是为了提高读取数据频率远高于修改数据频率的场景的性能而设计的。

工作原理

1. 读锁（Shared Lock）：

   • 当没有线程正在写入共享资源时，多个线程可以同时获得读锁，这些线程都可以同时读取资源。
   • 读锁是共享的，意味着多个读操作可以并发进行，不会相互阻塞。

2. 写锁（Exclusive Lock）：

   • 写锁是独占的，当一个线程获得写锁时，其他线程无法获得读锁或写锁，必须等待写锁被释放。
   • 只有在没有任何线程持有读锁（即没有线程正在读取或等待读取）的情况下，写锁才能被线程获得。

公平性

• 与 Semaphore 类似，ReadWriteLock 同样可以提供公平性选择：
  • 在公平模式下，锁的分配将按照线程请求的顺序进行，防止饿死。
  • 在非公平模式下，锁分配的顺序可能与请求的顺序不同，这可能导致某些线程优先获得锁。

用途

• ReadWriteLock 通常用于优化对于数据结构的访问，特别是在以下情况：
  • 当数据结构被大量读取操作访问，而写入操作较少时。
  • 当读取操作比写入操作需要更多时间时。

示例代码

下面是一个简单的 ReadWriteLock 使用示例：

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWriteLockExample {
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void read() {
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            // 模拟读取操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is reading.");
            Thread.sleep(1000); // 模拟操作耗时
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void write() {
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            // 模拟写入操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is writing.");
            Thread.sleep(1000); // 模拟操作耗时
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReadWriteLockExample example = new ReadWriteLockExample();
        // 创建读线程
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            new Thread(example::read).start();
        }
        // 创建写线程
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(example::write).start();
        }
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 ReadWriteLock 实例。当执行读操作时，我们在尝试读取时锁定读锁，完成后释放读锁。同理，写操作在尝试写入时锁定写锁，完成后释放写锁。这种机制允许多个读操作并发执行，而写操作则需要独占访问。