高并发编程学习笔记，学习资源 ——《尚硅谷高级技术之 JUC 高并发编程》。
本篇笔记包含以下内容：
- 读写锁介绍，对读写锁的运用场景进行说明，并对其源码进行了简单介绍；
- 入门案例，通过“使用 ReentrantReadWriteLock 对一个 hashmap 进行读和写操作”案例来说明读写锁的使用。
01 读写锁介绍
现实中有这样一种场景：对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那么频繁。在没有写操作的时候，多个线程同时读一个资源没有任何问题，所以应该允许多个线程同时读取共享资源；但是如果一个线程想去写这些共享资源，就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作了。
针对这种场景，JAVA 的并发包提供了读写锁 ReentrantReadWriteLock，它表示两个锁，一个是读操作相关的锁，称为共享锁；一个是写相关的锁，称为排他锁。
- 线程进入读锁的前提条件：
- 没有其他线程的写锁；
- 没有写请求, 或者有写请求，但调用线程和持有锁的线程是同一个（可重入锁）。
- 线程进入写锁的前提条件：
- 没有其他线程的读锁；
- 没有其他线程的写锁。
- 读写锁有以下三个重要的特性：
- 公平选择性：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：读锁和写锁都支持线程重进入。
- 锁降级：遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁。
ReentrantReadWriteLock源码：
public class ReentrantReadWriteLock implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = -6992448646407690164L;
/** Inner class providing readlock
*
* 读锁
*/
private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;
/** Inner class providing writelock
*
* 写锁
*/
private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;
/** Performs all synchronization mechanics */
final Sync sync;
/**
* Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with
* default (nonfair) ordering properties.
* 使用默认（非公平）的排序属性创建一个新的ReentrantReadWriteLock
*/
public ReentrantReadWriteLock() {
this(false);
}
/**
* Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with
* the given fairness policy.
*
* 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; }
/**
* Synchronization implementation for ReentrantReadWriteLock.
* Subclassed into fair and nonfair versions.
*/
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 6317671515068378041L;
static final class NonfairSync extends Sync {}
static final class FairSync extends Sync {}
public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {}
public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {}
}
可以看到，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；同时其还实现了 Serializable 接口，表示可以进行序列化，在源代码中可以看到 ReentrantReadWriteLock 实现了自己的序列化逻辑。
02 入门案例
场景: 使用 ReentrantReadWriteLock 对一个 hashmap 进行读和写操作
class MyCache {
//创建map集合
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
//创建读写锁对象
private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
public void put(String key,Object value){
//添加写锁
rwLock.writeLock().lock();
//暂停一会
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在写操作"+ key);
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
map.put(key,value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 完成写操作"+ key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
rwLock.writeLock().unlock();
}
}
public Object get(String key){
//添加读锁
rwLock.readLock().lock();
Object result = null;
//暂停一会
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在读操作"+ key);
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 完成读操作"+ key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放读锁
rwLock.readLock().unlock();
}
return result;
}
}
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache myCache = new MyCache();
//创建线程写数据
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.put(num+"",num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
//创建线程读数据
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.get(num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
小结（重要）
在线程持有读锁的情况下，该线程不能取得写锁(因为获取写锁的时候，如果发现当前的读锁被占用，就马上获取失败，不管读锁是不是被当前线程持有)。
在线程持有写锁的情况下，该线程可以继续获取读锁（获取读锁时如果发现写锁被占用，只有写锁没有被当前线程占用的情况才会获取失败）。
原因: 当线程获取读锁的时候，可能有其他线程同时也在持有读锁，因此不能把获取读锁的线程“升级”为写锁；而对于获得写锁的线程，它一定独占了读写锁，因此可以继续让它获取读锁，当它同时获取了写锁和读锁后，还可以先释放写锁继续持有读锁，这样一个写锁就“降级”为了读锁。
