JUC并发编程第十三章——读写锁、邮戳锁

2024-06-16 13:20
文章标签 并发 编程 读写 juc 第十三章 邮戳

本文主要是介绍JUC并发编程第十三章——读写锁、邮戳锁，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本章路线总纲

无锁——>独占锁——>读写锁——>邮戳锁

1 关于锁的面试题

  • 你知道Java里面有那些锁
  • 你说说你用过的锁，锁饥饿问题是什么？
  • 有没有比读写锁更快的锁
  • StampedLock知道吗？（邮戳锁/票据锁）
  • ReentrantReadWriteLock有锁降级机制，你知道吗？

2 简单聊聊ReentrantReadWriteLock

类图：

读写锁的演变情况：

2.1 是什么？

读写锁说明

  • 一个资源能够被多个读线程访问，或者被一个写线程访问，但是不能同时存在读写线程

演变

  • 无锁无序->加锁->读写锁->邮戳锁

读写锁意义和特点

  • 读写锁只允许读读共存，而读写和写写依然是互斥的，恰好大多实际场景是”读/读“线程间不存在互斥关系，只有”读/写“线程或者”写/写“线程间的操作是需要互斥的，因此引入了 ReentrantReadWriteLock
  • 一个ReentrantReadWriteLock同时只能存在一个写锁但是可以存在多个读锁，但是不能同时存在写锁和读锁，也即资源可以被多个读操作访问，或一个写操作访问，但两者不能同时进行。
  • 只有在读多写少情景之下，读写锁才具有较高的性能体现。

2.2 特点

可重入、读写兼顾

结论：一体两面，读写互斥，读读共享，读没有完成的时候其他线程写锁无法获得

ReentrantReadWriteLock的缺点：

1. 锁饥饿问题：

  • ReentrantReadWriteLock实现了读写分离，但是一旦读操作比较多的时候，想要获取写锁就变得比较困难了，因此当前有可能会一直存在读锁，而无法获得写锁。

2. 锁降级：

  • 将写锁降级为读锁------>遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级为读锁
  • 如果一个线程持有了写锁，在没有释放写锁的情况下，它还可以继续获得读锁。这就是写锁的降级，降级成为了读锁。
  • 如果释放了写锁，那么就完全转换为读锁
  • 如果有线程在读，那么写线程是无法获取写锁的，是悲观锁的策略

2.3 读写锁案例

  • 使用读写锁之前，使用synchronized的情况
public class ReentrantReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyCache cache = new MyCache();//开启10个线程，写入数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {cache.write(finalI + "", finalI + "");}, String.valueOf(i)).start();}//开启10个线程，读取数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {cache.read(finalI + "");}, String.valueOf(i)).start();}}
}//模拟一个缓存资源类，有读写两种功能
class MyCache {HashMap<String, String> map = new HashMap<>();ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//读写都加锁public void write(String key, String value) {lock.lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始写入数据...");//延迟500ms模拟业务耗时，同时可以看出读写不能共同执行 (因为运行结果是先打印一个线程写入，再打印对应线程写入完成)TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);map.put(key, value);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程完成写入数据!");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {lock.unlock();}}public void read(String key) {lock.lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始读取数据...");String val = map.get(key);TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程读取到的数据是：\t" + val);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {lock.unlock();}}
}
运行结果：
1线程开始写入数据...
1线程完成写入数据!
2线程开始写入数据...
2线程完成写入数据!
3线程开始写入数据...
3线程完成写入数据!
4线程开始写入数据...
4线程完成写入数据!
5线程开始写入数据...
5线程完成写入数据!
6线程开始写入数据...
6线程完成写入数据!
7线程开始写入数据...
7线程完成写入数据!
9线程开始写入数据...
9线程完成写入数据!
8线程开始写入数据...
8线程完成写入数据!
10线程开始写入数据...
10线程完成写入数据!
1线程开始读取数据...
1线程读取到的数据是：	1
2线程开始读取数据...
2线程读取到的数据是：	2
3线程开始读取数据...
3线程读取到的数据是：	3
4线程开始读取数据...
4线程读取到的数据是：	4
5线程开始读取数据...
5线程读取到的数据是：	5
6线程开始读取数据...
6线程读取到的数据是：	6
7线程开始读取数据...
7线程读取到的数据是：	7
8线程开始读取数据...
8线程读取到的数据是：	8
9线程开始读取数据...
9线程读取到的数据是：	9
10线程开始读取数据...
10线程读取到的数据是：	10

说明：可以看出，开始写入/读取和完成写入/读取，都是成对出现的。这说明这写入/读取期间，其他线程不能执行写入/读取。读写/读读/写写都互斥了。

问题：我们希望的情况应该是，读写/写写都互斥，但读读可以并发读取。从而引出了读写锁（对写独占，对读共享）

  • 使用读写锁
public class ReentrantReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyCache cache = new MyCache();//开启10个线程，写入数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {cache.write(finalI + "", finalI + "");}, String.valueOf(i)).start();}//开启10个线程，读取数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {cache.read(finalI + "");}, String.valueOf(i)).start();}}
}//模拟一个缓存资源类，有读写两种功能
class MyCache {HashMap<String, String> map = new HashMap<>();ReentrantLock lock = new ReentrantLock();ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();//读写都加锁public void write(String key, String value) {rwLock.writeLock().lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始写入数据...");//延迟500ms模拟业务耗时，同时可以看出读写不能共同执行 (因为运行结果是先打印一个线程写入，再打印对应线程写入完成)TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);map.put(key, value);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程完成写入数据!");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {rwLock.writeLock().unlock();}}public void read(String key) {rwLock.readLock().lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始读取数据...");String val = map.get(key);TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程读取到的数据是：\t" + val);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {rwLock.readLock().unlock();}}
}
运行结果：
1线程开始写入数据...
1线程完成写入数据!
2线程开始写入数据...
2线程完成写入数据!
3线程开始写入数据...
3线程完成写入数据!
4线程开始写入数据...
4线程完成写入数据!
5线程开始写入数据...
5线程完成写入数据!
6线程开始写入数据...
6线程完成写入数据!
7线程开始写入数据...
7线程完成写入数据!
8线程开始写入数据...
8线程完成写入数据!
9线程开始写入数据...
9线程完成写入数据!
10线程开始写入数据...
10线程完成写入数据!
1线程开始读取数据...
9线程开始读取数据...
7线程开始读取数据...
6线程开始读取数据...
5线程开始读取数据...
3线程开始读取数据...
4线程开始读取数据...
2线程开始读取数据...
10线程开始读取数据...
8线程开始读取数据...
10线程读取到的数据是：10
4线程读取到的数据是：	4
2线程读取到的数据是：	2
8线程读取到的数据是：	8
3线程读取到的数据是：	3
7线程读取到的数据是：	7
6线程读取到的数据是：	6
5线程读取到的数据是：	5
1线程读取到的数据是：	1
9线程读取到的数据是：	9

说明：可以看出，所有写操作还是跟之前一样，全部互斥。但读操作可以并发读取。

结论

使用ReadWriteLock实现读写操作，一体两面，读写互斥，读读共享，但是读没有完成时候其它线程写锁无法获取

这篇关于JUC并发编程第十三章——读写锁、邮戳锁的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1066563。

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