java并发编程 ReadWriteLock

一、简介

本文参考博客
https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/9140541.html
https://blog.csdn.net/qq_38293564/article/details/80533821
ReentrantLock是排他锁，排他锁在同一时刻仅有一个线程可以进行访问，实际上独占锁是一种相对比较保守的锁策略，在这种情况下任何“读/读”、“读/写”、“写/写”操作都不能同时发生，这在一定程度上降低了吞吐量。然而读操作之间不存在数据竞争问题，如果"读/读"操作能够以共享锁的方式进行，那会进一步提升性能。因此引入了ReentrantReadWriteLock，顾名思义，ReentrantReadWriteLock是Reentrant（可重入）Read（读）Write（写）Lock（锁），我们下面称它为读写锁。

读写锁内部又分为读锁和写锁，读锁可以在没有写锁的时候被多个线程同时持有，写锁是独占的。读锁和写锁分离从而提升程序性能，读写锁主要应用于读多写少的场景。

一般情况下，读写锁的性能都会比排它锁好，因为大多数场景是读多于写的。在读多写少的情况下，读写锁能够提供比排它锁更好的并发性和吞吐量，读写锁主要具有以下特性：

公平性选择：支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平；
重进入：该锁支持重进入，以读写线程为例：读线程在获取了读锁之后，能够再次获取读锁。而写线程在获取了写锁之后能够再次获取写锁，同时也可以获取读锁；
锁降级：遵循获取写锁、获取读锁在释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁；
锁获取中断：读取锁和写入锁都支持获取锁期间被中断. 这个和独占锁一致；
支持条件变量：写入锁提供了条件变量(Condition)的支持, 这个和独占锁一致, 但是读取锁却不允许获取条件变量, 将得到一个UnsupportedOperationException异常。

二、ReadWriteLock 接口

ReadWriteLock 源码：

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * Returns the lock used for reading.
     *
     * @return the lock used for reading
     */
    Lock readLock();

    /**
     * Returns the lock used for writing.
     *
     * @return the lock used for writing
     */
    Lock writeLock();
}

ReadWriteLock管理一组锁，该接口提供了两个方法，一个用于获取读锁，另一个用于获取写锁。读锁可以在没有写锁的时候被多个线程同时持有，写锁是独占的。
所有读写锁的实现必须确保写操作对读操作的内存影响。换句话说，一个获得了读锁的线程必须能看到前一个释放的写锁所更新的内容。
读写锁比互斥锁允许对于共享数据更大程度的并发。每次只能有一个写线程，但是同时可以有多个线程并发地读数据。ReadWriteLock适用于读多写少的并发情况。

三、ReetrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，ReadWriteLock接口定义了获取读锁和写锁的规范，具体需要实现类去实现
ReentrantReadWriteLock有五个内部类，五个内部类之间也是相互关联的。内部类的关系如下图所示。

说明：如上图所示，Sync继承自AQS、NonfairSync继承自Sync类、FairSync继承自Sync类（通过构造函数传入的布尔值决定要构造哪一种Sync实例）；ReadLock实现了Lock接口、WriteLock也实现了Lock接口。

3.1 源码解读

3.1.1 我们先来看下 ReentrantReadWriteLock 类的整体结构：

public class ReentrantReadWriteLock implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {

    /** 读锁 */
    private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;

    /** 写锁 */
    private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;

    final Sync sync;
    
    /** 使用默认（非公平）锁属性创建一个新的 ReentrantReadWriteLock */
    public ReentrantReadWriteLock() {
        this(false);
    }

    /** 使用给定的公平策略创建一个新的 ReentrantReadWriteLock */
    public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        readerLock = new ReadLock(this);
        writerLock = new WriteLock(this);
    }

    /** 返回用于写入操作的锁 */
    public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock() { return writerLock; }
    
    /** 返回用于读取操作的锁 */
    public ReentrantReadWriteLock.ReadLock  readLock()  { return readerLock; }


    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {...}    //同步器

    static final class NonfairSync extends Sync {...}  //非公平锁同步器

    static final class FairSync extends Sync {}   //公平锁同步器

    public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {}

    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {}
}