【java并发编程】ReentrantLock 可重入读写锁

一、ReentrantLock可重入锁

可重入锁ReentrantLock 是一个互斥锁，即同一时间只有一个线程能够获取锁定资源，执行锁定范围内的代码。这一点与synchronized 关键字十分相似。其基本用法代码如下：

Lock lock = new ReentrantLock();  //实例化锁
//lock.lock(); //上锁
boolean locked = lock.tryLock();  //尝试上锁
if(locked){
  try {
    //被锁定的同步代码块，同时只能被一个线程执行
  }finally {
    lock.unlock(); //放在finally代码块中，保证锁一定会被释放
  }
}

通过lock函数获取锁，通过unlock函数释放锁。非常重要的是，需要把需要同步执行的代码放入 try/finally 代码块中，并在finally中将锁释放。ReentrantLock是可重入锁，即：（lock/unlok）动作里面可以嵌套（lock/unlock），针对同一个锁可以多次嵌套使用，不会产生死锁。但是lock函数与unlock函数在代码中必须成对出现，否则会出现死锁。

二、ReentrantReadWriteLock读写锁

ReentrantReadWriteLock类为读写锁实现类，针对某一个对象或可变变量，只要没有线程在修改它，这个对象或可变变量就可以同时被多个线程读取。ReentrantReadWriteLock将锁分为读锁和写锁，只要没有线程持有写锁的情况下，读锁可以由多个线程同时持有。

• 读锁-如果没有线程获取或请求写锁，那么多个线程可以获取读锁
• 写锁-如果没有线程在读或写，那么只有一个线程可以获得写锁

简单的说就是ReentrantReadWriteLock可以保证最多同时有一个线程在写数据，或者可以同时有多个线程读数据。因此使用ReentrantReadWriteLock，在读操作比写操作更频繁的情况下，可以提高程序的性能和吞吐量。

下面我们用一个简单的例子，来解读一下如何应用读写锁。

public class TestReadWriteLock {
  //可以同时执行3个线程任务的线程池
  ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
  //读写目标，写线程放入数据到map，读线程从map读取数据
  Map<String, String> map = new HashMap<>();
  //读写锁操作对象
  ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

  //写操作函数
  public void write(){
    executor.submit(() -> { //线程池提交写操作任务
      lock.writeLock().lock(); //加写锁
      try {
        map.put("key", "val");  //写数据操作
        Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      } finally {
        lock.writeLock().unlock(); //释放写锁
      }
    });
  }

  //读操作函数
  public void read(){
    lock.readLock().lock(); //加读锁
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "加读锁");
    try {
      System.out.println(map.get("key")); //读数据操作
    } finally {
      lock.readLock().unlock(); //释放读锁
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放读锁");
    }
  }

}

三、读锁之间不互斥

我们写一个测试方法，通过打印输出来理解读写锁控制代码的执行顺序。

  //测试
  public static void main(String[] args) {
    TestReadWriteLock test = new TestReadWriteLock();
    test.write();  //提交一次写操作任务，写一条数据
    Runnable readTask = test::read;  //线程方法read，实现线程Runnable接口的简便写法
    test.executor.submit(readTask);  //读1次（新读线程）
    test.executor.submit(readTask);  //读2次 (新读线程）
    test.executor.shutdown();
  }

执行上面的代码，可能会出现下面的输出

pool-1-thread-2加读锁
pool-1-thread-3加读锁
val
val
pool-1-thread-3释放读锁
pool-1-thread-2释放读锁

在pool-1-thread-2没有释放读锁情况下，pool-1-thread-3可以再次加读锁，并且都正确的读取到数据val。说明读锁之间是不互斥的。但是，在进行读操作(读锁生效)的时候，写操作是无法进行的(无法获取写锁)，所以ReentrantReadWriteLock不支持同时加读锁和写锁。 这个结论我可以负责任告诉大家，这里我就不做验证了！