读写锁ReentrantReadWriteLock
2023-07-03 11:48:51 2 举报读写锁ReentrantReadWriteLock入门底层原理
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大纲/内容
读写锁：在对共享资源读多写少的场景下，读写锁有着比ReentrantLock更快的速度
<b><font color="#b71c1c">ReentrantReadWriteLock</font></b>
线程<b>进入读锁</b>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，但是调用线程和<b>持有写锁</b>的线程是同一个
线程<b>进入写锁</b>的前提条件：
没有其他线程的读锁
没有其他线程的写锁
<b><font color="#b71c1c">应用场景：</font></b>
<b>读多写少：ReentrantReadWriteLock适用于读操作比写操作多的场景</b>
<b><font color="#b71c1c">缓存：ReentrantLockReadWriteLock实现缓存不仅可以有效的处理的大量的读操作，同时也能保证缓存数据的一致性</font></b>
<b>读写锁的三个重要的特性：</b>
<b><font color="#b71c1c">公平选择性：</font></b>支持非公平（默认）和公平锁的获取方式，吞吐量还是非公平优于公平
<b><font color="#b71c1c">可重入：</font></b>读锁和写锁都支持线程重入，读线程获取读锁之后，能够再次获取读锁。写线程在获取写锁之后能够再次获取写锁，<b>同时也能获取读锁</b>
<b><font color="#b71c1c">锁降级：</font></b>遵循获取写锁，再获取读锁最后释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁
<b>读写锁的设计思路</b>
<b><font color="#b71c1c">读写状态的设计：如何使用一个变量维护多种状态</font></b>
想用AQS的state变量来同时表示读和写的状态可以将变量按位切割使用<b><font color="#b71c1c">，高16位表示读。低16位表示写</font></b>
<b>写状态：</b>等于S&0x0000FFFF（将16位全部抹去）。当写状态加一，等于S+1
<b>读状态：</b>等于是>>>16(无符号补0 右移16位) 当读状态加1，等于S+（1<<<16）
<b><font color="#b71c1c">根据状态判断：</font>S不等于0时</b>，当写状态（S&0x0000FFFF）<b><font color="#b71c1c">等于</font></b>0时，则<b>读状态（S>>>16）<font color="#b71c1c">大于</font>0</b>，及读锁被获取
<b>HoldCounter计数器</b>
读锁的内在机制是一个共享锁，一次共享锁的操作就相当于对HoldCounter计数器的操作，获取共享锁则技术器加一，释放共享锁则减一。只有当线程获取共享锁后才能对共享锁进行释放，重入操作。
通过ThreadLocalHoldCounter类，HoldCounter与线程进行绑定。HoldCounter是绑定线程的<b>一个计数器</b>，而ThreadLocalHoldCounter则是线程绑定的ThreadLocal
HoldCounter是用来记录读锁重入数的对象。
<b><font color="#b71c1c">ThreadLocalHoldCounter是ThreadLocal 的变量</font></b>，用来存放不是第一个获取读锁的线程的其他线程的读锁重入对象
<b><font color="#b71c1c">StampedLock介绍</font></b>
ReentrantReadWriteLock的读锁是悲观锁，如果有线程正在读，写线程需要等待读线程释放锁后才能获取锁。
与ReentrantReadWriteLock相比，改进之处在于：读的过程中也允许获取写锁后写入！增加了乐观读的模式（Optimistic Reading）。这个模式不会加锁，不会阻塞线程，会有更高的吞吐量和更高的性能
<b><font color="#b71c1c">StampLock的三种访问模式：</font></b>
<b>Writing(独占写锁)：</b>writeLock方法会使线程阻塞等待独占访问，同一时刻只有一个写线程获取锁资源
<b>Reading（悲观读锁）：</b>readLock方法，允许多个线程同时获取悲观读锁，悲观读锁与独占写锁互斥，与乐观读共享
<b>Optimistic Reading(乐观读)：</b><font color="#b71c1c">乐观读没有加锁</font>，不会阻塞，仅仅在当前未处于Writing模式TryOotimistic才会返回非0 的Stamp，<font color="#b71c1c">如果在获取乐观读之后没有出现写模式线程获取锁，则在方法validate返回true，允许多个线程获取乐观锁以及读锁，同时允许一个写线程获取写锁。</font>
<b><font color="#b71c1c">使用场景和注意事项：</font></b>
StampedLock<b><font color="#b71c1c">写锁是不可重入</font></b>的，同一个线程重复获取写锁会死锁
悲观读和写锁都<b>不支持</b>条件变量<b><font color="#b71c1c">Condition</font></b>
如果线程阻塞在 StampedLock 的 <b>readLock()</b> 或者<b> writeLock()</b> 上时，此时调用该阻塞线程的<b> interrupt() </b>方法，会导致 CPU 飙升。所以，使用 StampedLock 一定<b>不要调用中断操作</b>，如果需要支持中断功能，一定使用可中断的<b><font color="#b71c1c">悲观读锁 readLockInterruptibly() 和写锁 writeLockInterruptibly()</font></b>。<br><br>
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