[Java] 一文詳解讀寫鎖

作者 | 磊哥

來源 | Java 面試真題解析（ID：aimianshi666）

讀寫鎖（Readers-Writer Lock）顧名思義是一把鎖分爲兩部分：讀鎖和寫鎖，其中讀鎖允許多個線程同時獲得，因爲讀操作本身是線程安全的，而寫鎖則是互斥鎖，不允許多個線程同時獲得寫鎖，並且寫操作和讀操作也是互斥的。總結來說，讀寫鎖的特點是：讀讀不互斥、讀寫互斥、寫寫互斥。

1. 讀寫鎖使用

在 Java 語言中，讀寫鎖是使用 ReentrantReadWriteLock 類來實現的，其中：

它的基礎使用如下代碼所示：

// 創建讀寫鎖
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 獲得讀鎖
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
// 獲得寫鎖
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
// 讀鎖使用
readLock.lock();
try {
    // 業務代碼...
} finally {
    readLock.unlock();
}
// 寫鎖使用
writeLock.lock();
try {
    // 業務代碼...
} finally {
    writeLock.unlock();
}

1.1 讀讀不互斥

多個線程可以同時獲取到讀鎖，稱之爲讀讀不互斥，如下代碼所示：

// 創建讀寫鎖
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 創建讀鎖
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到讀鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]釋放讀鎖.");
        readLock.unlock();
    }
});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到讀鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]釋放讀鎖.");
        readLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程序執行結果如下：

1.2 讀寫互斥

讀鎖和寫鎖同時使用是互斥的（也就是不能同時獲得），這稱之爲讀寫互斥，如下代碼所示：

// 創建讀寫鎖
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 創建讀鎖
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
// 創建寫鎖
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
// 使用讀鎖
Thread t1 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到讀鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]釋放讀鎖.");
        readLock.unlock();
    }
});
t1.start();
// 使用寫鎖
Thread t2 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到寫鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]釋放寫鎖.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程序執行結果如下：

1.3 寫寫互斥

多個線程同時使用寫鎖也是互斥的，這稱之爲寫寫互斥，如下代碼所示：

// 創建讀寫鎖
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 創建寫鎖
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到寫鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]釋放寫鎖.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t1.start();

Thread t2 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到寫鎖.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]釋放寫鎖.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程序執行結果如下：

2. 優點分析

  1. 提高了程序執行性能：多個讀鎖可以同時執行，相比於普通鎖在任何情況下都要排隊執行來說，讀寫鎖提高了程序的執行性能。

  2. 避免讀到臨時數據：讀鎖和寫鎖是互斥排隊執行的，這樣可以保證了讀取操作不會讀到寫了一半的臨時數據。

3. 適用場景

讀寫鎖適合多讀少寫的業務場景，此時讀寫鎖的優勢最大。

總結

讀寫鎖是一把鎖分爲兩部分：讀鎖和寫鎖，其中讀鎖允許多個線程同時獲得，而寫鎖則是互斥鎖。它的完整規則是：讀讀不互斥、讀寫互斥、寫寫互斥。它適用於多讀的業務場景，使用它可以有效的提高程序的執行性能，也能避免讀取到操作了一半的臨時數據。

是非審之於己，譭譽聽之於人，得失安之於數。

公衆號：Java 面試真題解析

面試合集：https://gitee.com/mydb/interview

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/ft9ThaQgEvInOQwiA-qohg

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