ReentrantReadWriteLock

  • ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。ReadWriteLock是一个读写锁的接口，提供了"获取读锁的readLock()函数" 和 "获取写锁的writeLock()函数"
  • ReentrantReadWriteLock中包含：sync对象，读锁readerLock和写锁writerLock。读锁ReadLock和写锁WriteLock都实现了Lock接口。读锁ReadLock和写锁WriteLock中也都分别包含了"Sync对象"，它们的Sync对象和ReentrantReadWriteLock的Sync对象 是一样的，就是通过sync，读锁和写锁实现了对同一个对象的访问
  • 和"ReentrantLock"一样，sync是Sync类型；而且，Sync也是一个继承于AQS的抽象类。Sync也包括"公平锁"FairSync和"非公平锁"NonfairSync。sync对象是"FairSync"和"NonfairSync"中的一个，默认是"NonfairSync"

锁降级

  • 锁降级是为了让当前线程感知到数据的变化，目的是保证数据可见性
  • 锁降级：遵循获取写锁→再获取读锁→再释放写锁→再释放读锁的次序，写锁能够降级成为读锁
  • 如果一个线程占有了写锁，在不释放写锁的情况下，它还能占有读锁，即写锁降级为读锁
  • 线程获取读锁是不能直接升级为写入锁的
  • 在ReentrantReadWriteLock中，当读锁被使用时，如果有线程尝试获取写锁，该写线程会被阻塞所以，需要释放所有读锁，才可获取写锁

写锁和读锁是互斥的

  • 写锁和读锁是互斥的，这里的互斥是指线程间的互斥，当前线程可以获取到写锁又获取到读锁，但是获取到了读锁不能继续获取写锁，这是因为读写锁要保持写操作的可见性
  • 因为，如果允许读锁在被获取的情况下对写锁的获取，那么正在运行的其他读线程无法感知到当前写线程的操作，因此，分析读写锁ReentrantReadWriteLock，会发现它有个潜在的问题：
    • 读锁全完，写锁有望
    • 写锁独占，读写全堵
  • 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写锁，即ReadWriteLock读的过程中不允许写，只有等待线程都释放了读锁，当前线程才能获取写锁，也就是写入必须等待，这是一种悲观的读锁

步骤

  1. 声明一个 volatile 类型的 cacheValid 变量，保证其可见性

  2. 首先获取读锁，如果cache不可用，则释放读锁，获取写锁，在更改数据之前，再检查一次 cacheValid 的值，然后修改数据，cacheValid置为 true，然后在释放写锁前获取读锁，此时，cache中数据可用，处理cache中数据，最后释放读锁，这个过程就是一个完整的锁降级的过程，目的是保证数据可见性

  3. 如果违背锁降级的步骤

    • 如果当前的线程C在修改完cache中的数据后，没有获取读锁而是直接释放了写锁，那么假设此时另一个线程D获取了写锁并修改了数据，那么C线程无法感知到数据已被修改，则数据出现错误

  4. 如果遵循锁降级的步骤

    • 线程C在释放写锁之前获取读锁，那么线程D在获取写锁时将被阻塞，直到线程C完成数据处理过程，释放读锁。这样可以保证返回的数据是这次更新的数据，该机制是专门为了缓存设计的

StampedLock

StampedLock是JDK1.8中新增的一个读写锁，也是对JDK1.5中的读写锁ReentrantReadWriteLock的优化

stamp（戳记，long类型）代表了锁的状态，当stamp返回零时，表示线程获取锁失败，并且，当释放锁或者转换锁的时候，都要传入最初获取的stamp值

由来

锁饥饿

  • ReentrantReadWriteLock实现了读写分离，但是一旦读操作比较多的时候，想要获取写锁就变得比较困难了，使用“公平”策略可以一定程度上缓解这个问题，但是“公平”策略是以牺牲系统吞吐量为代价的
  • ReentrantReadWriteLock 允许多个线程同时读，但是只允许一个线程写，在线程获取到写锁的时候，其他写操作和读操作都会处于阻塞状态，读锁和写锁也是互斥的，所以在读的时候是不允许写的，读写锁比传统的synchronized速度要快很多，原因就是在于ReentrantReadWriteLock支持读并发
  • ReentrantReadWriteLock的读锁被占用的时候，其他线程尝试获取写锁的时候会被阻塞，但是，StampedLock采取乐观获取锁后，其他线程尝试获取写锁时不会被阻塞，这其实是对读锁的优化，所以，在获取乐观读锁后，还需要对结果进行校验

特点

  • 所有获取锁的方法，都返回一个邮戳（Stamp），Stamp为零表示获取失败，其余都表示成功
  • 所有释放锁的方法，都需要一个邮戳（Stamp），这个 Stamp 必须是和成功获取锁时得到的 Stamp 一致
  • StampedLock 是不可重入的，如果一个线程已经持有了写锁，再去获取写锁的话就会造成死锁
  • 三种模式
    • Reading：功能和 ReentrantReadWriteLock 的读锁类似
    • Writing：功能和 ReentrantReadWriteLock 的写锁类似
    • Optimistic reading：无锁机制，类似于数据库中的乐观锁，支持读写并发，很乐观认为读取时没人修改，假如被修改再实现升级为悲观读模式

缺点

StampedLock 不支持重入，没有Re开头

StampedLock 的悲观读锁和写锁都不支持条件变量（Condition），这个也需要注意

使用 StampedLock一定不要调用中断操作，即不要调用interrupt() 方法