Java 讀寫鎖源碼分析

更新時(shí)間：2021年01月30日 10:06:29 作者：消滅知識盲區(qū)

這篇文章主要介紹了Java 讀寫鎖的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和使用Java，感興趣的朋友可以了解下

前言

在實(shí)際項(xiàng)目中，比如我們有一個(gè)共享資源文件，我們程序會會同時(shí)并發(fā)的去讀、寫這個(gè)共享資源文件，那怎么能保證在高并發(fā)場景下安全、高效讀寫呢？OK，看了下文便知

提示：以下是本篇文章正文內(nèi)容，案例僅供參考

一、技術(shù)介紹

1.ReentranReadWriteLock是什么？

ReadWriteLock提供了readLock和writeLock兩種鎖的操作機(jī)制，一個(gè)是讀鎖，一個(gè)是寫鎖，而它的實(shí)現(xiàn)類就是ReentranReadWriteLock

讀鎖可以在沒有寫鎖的時(shí)候被多個(gè)線程同時(shí)持有，寫鎖是獨(dú)占的(排他的)。這意味著每次只能有一個(gè)線程寫，但可以多個(gè)線程并發(fā)地讀。

理論上，讀寫鎖比互斥鎖允許對于共享數(shù)據(jù)更大程度的并發(fā)。與互斥鎖相比，讀寫鎖是否能夠提高性能取決于讀寫數(shù)據(jù)的頻率、讀取和寫入操作的持續(xù)時(shí)間、以及讀線程和寫線程之間的競爭。

二、源碼分析

1.ReadLock

直接看ReadLock源碼

可以看到ReadLock的lock操作實(shí)際實(shí)現(xiàn)對應(yīng)Sync的 tryAcquireShared 方法，我們點(diǎn)進(jìn)去看看

如果另一個(gè)線程持有寫鎖，則失敗。
readerShouldBlock():讀鎖是否需要等待（公平鎖原則）； r < MAX_COUNT：持有線程小于最大數(shù) ；compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)：設(shè)置讀取鎖狀態(tài)；整體意思就是讀線程是否應(yīng)該被阻塞、并且小于最大值、并且比較設(shè)置成功
else判斷里讀鎖數(shù)量不為0并且不為當(dāng)前線程，獲取計(jì)數(shù)器并且+1
最后的這行方法執(zhí)行是由于線程顯然不符合條件，或者CAS失敗或計(jì)數(shù)飽和，使用完整版本的獲取，這里面的方法可處理CAS miss 和tryAcquireShared中未處理的可重入讀

2.WriteLock

再接著看WriteLock源碼

exclusiveCount方法的作用是將同步變量與0xFFFF做&運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果就是寫鎖的數(shù)量,因此w的值的含義就是寫鎖的數(shù)量如果c不為0就表示鎖被占用了，占用的是寫鎖還是讀鎖呢？這個(gè)時(shí)候就需要根據(jù)w的值來判斷了。如果c等于0就表示此時(shí)鎖還沒有被任何線程占用，那就讓線程直接去嘗試獲取鎖.

如果w為0，說明寫鎖數(shù)量為0，而此時(shí)又因?yàn)閏不等于0，說明鎖被占用，但是不是寫鎖，那么此時(shí)鎖的狀態(tài)一定是讀鎖，既然是讀鎖狀態(tài)，那么寫鎖此時(shí)來獲取鎖時(shí)，就肯定失敗，因此當(dāng)w等于0時(shí)，tryAcquire方法返回false。

如果w不為0，說明此時(shí)鎖的狀態(tài)時(shí)寫鎖，接著進(jìn)行current != getExclusiveOwnerThread()判斷，判斷持有鎖的線程是否是當(dāng)前線程

如果不是當(dāng)前線程，那么tryAcquire()返回false；如果是當(dāng)前線程，那么就進(jìn)行后面的邏輯。為什么是當(dāng)前線程持有鎖，就還能執(zhí)行后面的邏輯呢？那是因?yàn)樽x寫鎖是可重入的。

三、單元測試

OK，不廢話，接下來上簡單直接的單元測試

package com.hyh.core.test;

import org.junit.Test;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 可重入讀寫鎖 TEST
 *
 * @Author: heyuhua
 * @Date: 2021/1/28 14:14
 */
public class ReentranReadWriteLockTest {

  ReentrantReadWriteLock reentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
  Lock readLock = reentrantReadWriteLock.readLock();
  Lock writeLock = reentrantReadWriteLock.writeLock();


  @Test
  public void test() throws InterruptedException {
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      threadPool.execute(() -> {
        readLock();
      });
      threadPool.execute(() -> {
        writeLock();
      });
    }
    threadPool.shutdown();
    TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
  }

  private void readLock() {
    readLock.lock();
    try {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-獲取讀鎖...");
      TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-釋放讀鎖...");
      readLock.unlock();
    }
  }

  private void writeLock() {
    writeLock.lock();
    try {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-獲取寫鎖...");
      TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-釋放寫鎖...");
      writeLock.unlock();
    }
  }


}

這里模擬5個(gè)讀和5個(gè)寫的并發(fā)情況，馬上看下執(zhí)行結(jié)果