Java 多线程并发 ReentrantReadWriteLock详情

Java 多线程并发是Java语言的一个重要特性，使程序能够同时执行多个任务。在实际开发中，为了保证数据的安全性，需要使用线程锁机制。ReentrantReadWriteLock是Java语言中非常常用的线程锁机制，它既可以保证数据的并发读取，也可以保证数据写入的线程安全性，下面我们来详细讲解一下“Java多线程并发ReentrantReadWriteLock”的完整攻略。

ReentrantReadWriteLock实现原理

ReentrantReadWriteLock由两个锁对象组成，一个读锁和一个写锁。读锁被占用的时候，其他线程仍然可以获得读锁，但是写锁和其他线程的读锁都会被阻塞。当写锁被占用时，任何线程都无法获取读锁和写锁。

在多线程并发环境下，使用ReentrantReadWriteLock可以有效地提升程序的效率，因为读锁可以同时被多个线程占用，只有写锁需要互斥访问。

ReentrantReadWriteLock使用示例

下面我们来看两个示例，介绍一下如何使用ReentrantReadWriteLock进行线程锁操作：

读写锁分离操作

import java.util.concurrent.locks.*;

public class ReadWriteLockDemo {
    private int number = 0;
    // 读写锁对象
    private final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    // 读锁
    private final Lock r = rwl.readLock();
    // 写锁
    private final Lock w = rwl.writeLock();

    public void set(int number) {
        w.lock();
        try {
            this.number = number;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入了：" + number);
        } finally {
            w.unlock();
        }
    }

    public int get() {
        r.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在读取...");
            return number;
        } finally {
            r.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReadWriteLockDemo demo = new ReadWriteLockDemo();

        Runnable writeRunnable = () -> {
            demo.set((int) (Math.random() * 100));
        };

        Runnable readRunnable = () -> {
            int n = demo.get();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取到了：" + n);
        };

        // 启动10个读线程和2个写线程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(readRunnable).start();
        }
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(writeRunnable).start();
        }
    }
}

在该示例中，我们使用ReentrantReadWriteLock实现了读写锁分离操作。在主程序入口中，启动了10个读线程和2个写线程，读线程和写线程通过读写锁进行互斥访问，保证了程序的线程安全性。在读写锁分离操作中，读操作可以同时进行，只有写操作需要互斥访问。

锁降级操作

import java.util.concurrent.locks.*;

public class LockDowngradingDemo {
    // 读写锁
    private final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    // 读锁
    private final Lock r = rwl.readLock();
    // 写锁
    private final Lock w = rwl.writeLock();

    public synchronized void update() {
        w.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取了写锁");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            r.lock();
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取了读锁");
            } finally {
                r.unlock();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了读锁");
        } finally {
            w.unlock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了写锁");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockDowngradingDemo demo = new LockDowngradingDemo();

        Runnable runnable = () -> {
            demo.update();
        };

        // 启动两个线程执行update操作
        new Thread(runnable).start();
        new Thread(runnable).start();
    }
}

在该示例中，我们使用ReentrantReadWriteLock实现了锁降级操作。在update方法执行过程中，首先获取写锁，接着获取读锁，并释放写锁，这样做可以保证线程的安全性，同时也保证了程序的效率。

总结

ReentrantReadWriteLock是Java语言中非常常用的线程锁机制，在多线程并发环境下，使用ReentrantReadWriteLock可以有效地提升程序的效率，因为读锁可以同时被多个线程占用，只有写锁需要互斥访问。在使用ReentrantReadWriteLock时，一定要注意锁的粒度，避免锁的范围过大导致程序的效率降低。