Java讀寫鎖的用法及其優點是什麼？

前言：

讀寫鎖（Readers-Writer Lock）顧名思義是一把鎖分為兩部分：讀鎖和寫鎖，其中讀鎖允許多個執行緒同時取得，因為讀取操作本身是執行緒安全的，而寫鎖則是互斥鎖，不允許多個執行緒同時取得寫鎖，且寫入操作和讀取操作也是互斥的。總結來說，讀寫鎖的特徵是：讀讀不互斥、讀寫互斥、寫寫互斥。

1.讀寫鎖定使用

在Java 語言中，讀寫鎖定是使用ReentrantReadWriteLock 類別來實現的，其中：

• #ReentrantReadWriteLock.ReadLock表示讀鎖，它提供了lock 方法進行加鎖、unlock 方法進行解鎖。

• ReentrantReadWriteLock.WriteLock表示寫鎖，它提供了 lock 方法進行加鎖、unlock 方法進行解鎖。

它的基礎使用如下程式碼所示：

// 创建读写锁
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 获得读锁
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
// 获得写锁
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
// 读锁使用
readLock.lock();
try {
    // 业务代码...
} finally {
    readLock.unlock();
}
// 写锁使用
writeLock.lock();
try {
    // 业务代码...
} finally {
    writeLock.unlock();
}

1.1 讀讀不互斥

多個執行緒可以同時取得到讀鎖，稱為讀讀不互斥，如下程式碼所示：

// 创建读写锁
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 创建读锁
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到读锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]释放读锁.");
        readLock.unlock();
    }
});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到读锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]释放读锁.");
        readLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程式執行結果如下： 

#1.2 讀寫互斥

讀取鎖定和寫入鎖定同時使用是互斥的（也就是不能同時獲得），這稱之為讀寫互斥，如下程式碼所示：

// 创建读写锁
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 创建读锁
final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
// 创建写锁
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
// 使用读锁
Thread t1 = new Thread(() -> {
    readLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到读锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]释放读锁.");
        readLock.unlock();
    }
});
t1.start();
// 使用写锁
Thread t2 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到写锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]释放写锁.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程式執行結果如下： 

1.3 寫入互斥

多個執行緒同時使用寫鎖也是互斥的，這稱之為寫寫互斥，如下程式碼所示：

// 创建读写锁
final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 创建写锁
final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t1]得到写锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t1]释放写锁.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t1.start();

Thread t2 = new Thread(() -> {
    writeLock.lock();
    try {
        System.out.println("[t2]得到写锁.");
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        System.out.println("[t2]释放写锁.");
        writeLock.unlock();
    }
});
t2.start();

以上程式執行結果如下： 

2.優點分析

• 提升了程式執行效能：多個讀鎖可以同時執行，相較於普通鎖在任何情況下都要排隊執行來說，讀寫鎖提高了程式的執行效能。

• 避免讀到臨時資料：讀取鎖定和寫入鎖定是互斥排隊執行的，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

讀寫鎖定適合多讀少寫的業務場景，此時讀寫鎖定的優點最大。

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