介绍
在 Java 的并发编程中，锁是保证线程安全的重要机制。ReentrantReadWriteLock 是 Java 提供的一种读写锁，提供了比 ReentrantLock 更高的并发性和可伸缩性。
ReentrantReadWriteLock 的作用
ReentrantReadWriteLock 可以用于多个线程同时读取共享资源，但是只允许一个线程写入共享资源，保证线程安全。
ReentrantReadWriteLock 类
ReentrantReadWriteLock 类是 ReentrantReadWriteLock 的主要实现类，提供了获取锁、释放锁、获取锁状态等功能。
获取锁
ReentrantReadWriteLock 的获取和释放锁的方式与 ReentrantLock 不同，ReentrantReadWriteLock 提供了读锁和写锁两种锁的方式。
ReentrantReadWriteLock 的获取和释放锁
获取和释放读锁和写锁的方式如下：
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 获取读锁
rwLock.readLock().lock();
try {
// 读取共享资源
} finally {
rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁
}
// 获取写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
// 写入共享资源
} finally {
rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁
}读锁和写锁
ReentrantReadWriteLock 提供了读锁和写锁两种锁的方式。
读锁：允许多个线程同时读取共享资源，但是不允许写入共享资源。读锁可以提供更高的并发性和可伸缩性。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 获取读锁
rwLock.readLock().lock();
try {
// 读取共享资源
} finally {
rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁
}写锁：只允许一个线程写入共享资源，但是不允许其他线程读取或写入共享资源。写锁可以提供更高的安全性和一致性。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 获取写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
// 写入共享资源
} finally {
rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁
}公平锁和非公平锁
ReentrantReadWriteLock 提供了公平锁和非公平锁两种获取锁的方式。
公平锁：按照线程请求锁的时间顺序依次获取锁，保证所有线程公平获取锁。但是，公平锁的性能稍低。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(true); // 创建公平锁非公平锁：不保证获取锁的顺序，可能会导致某些线程一直无法获取锁。但是，非公平锁的性能更高。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(false); // 创建非公平锁锁的状态
ReentrantReadWriteLock 提供了一些方法，用于获取锁的状态和等待队列。
锁的状态和等待队列
ReentrantReadWriteLock 的 getState 方法可以获取当前锁的状态。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
int state =rwLock.getReadLockCount(); // 获取读锁的数量
int state2 = rwLock.getWriteHoldCount(); // 获取当前持有写锁的线程数
int state3 = rwLock.getQueueLength(); // 获取等待获取读写锁的线程数性能优化
使用 ReentrantReadWriteLock 可以提高程序的并发性和可伸缩性，但是如果使用不当，也可能会降低程序的性能。
优化 ReentrantReadWriteLock 的使用
以下是使用 ReentrantReadWriteLock 优化性能的一些方法：
- 读写锁适用于读多写少的场景，如果读写次数差距不大或者写操作比较频繁，不建议使用读写锁。
- 尽量使用局部变量缓存共享资源，减少对共享资源的访问次数，可以提高程序性能。
- 对于写操作，尽量使用锁升级，即先获取读锁，再获取写锁，而不是直接获取写锁，可以提高程序并发性和可伸缩性。
ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 获取读锁
rwLock.readLock().lock();
try {
// 读取共享资源
// ...
// 如果需要写入共享资源，先释放读锁
rwLock.readLock().unlock();
// 获取写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
// 写入共享资源
// ...
} finally {
rwLock.writeLock().unlock();
}
} finally {
rwLock.readLock().unlock();
}扩展
除了 ReentrantReadWriteLock 外，Java 还提供了另一个读写锁类 StampedLock，它可以提供更高的并发性和可伸缩性。StampedLock 的锁状态使用 long 类型的戳（stamp）表示，比 ReentrantReadWriteLock 更轻量级。
StampedLock lock = new StampedLock();
// 获取乐观读锁
long stamp = lock.tryOptimisticRead();
// 读取共享资源
// ...
// 验证锁是否被其他线程修改
if (!lock.validate(stamp)) {
// 获取悲观读锁
stamp = lock.readLock();
try {
// 重新读取共享资源
// ...
} finally {
lock.unlockRead(stamped);
}
}与 ReentrantLock 相比，ReentrantReadWriteLock 可以提供更高的并发性和可伸缩性，但是相对于 ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock 的实现更加复杂。因此，在某些场景下，ReentrantLock 可能更适合使用。
总结
本文介绍了 Java 中 ReentrantReadWriteLock 读写锁的使用，包括获取锁、锁的状态、性能优化和扩展。ReentrantReadWriteLock 可以提供更高的并发性和可伸缩性，但是需要注意使用方法和场景，才能发挥其最大的优势。在 Java 多线程编程中，合理使用 ReentrantReadWriteLock 可以提高程序的并发性和可伸缩性，保证线程安全。
文章评论