Java并发编程:ReentrantReadWriteLock读写锁

前言

在Java并发编程中，锁机制是保证线程安全的重要手段。synchronized和ReentrantLock都是排他锁，同一时刻只允许一个线程访问共享资源。但在实际业务场景中，读操作往往远多于写操作，如果多个读线程之间也要互相等待，会严重影响系统性能。

ReentrantReadWriteLock（读写锁）正是为了解决这个问题而设计的。它维护了一对锁：读锁和写锁，通过读写分离的策略，大幅提升并发性能。

一、读写锁的核心特性

读写锁遵循以下基本原则：

• 读-读共享：多个读线程可以同时执行

• 写-写互斥：多个写线程不能同时执行

• 读-写互斥：读操作和写操作不能同时进行

二、三种场景代码实战

2.1 读读共享

读锁是共享锁，多个线程可以同时获取读锁，互不阻塞。

public class ReadReadTest { public static void main(String[] args) { MyTask myTask = new MyTask(); new Thread(() -> myTask.read(), "t1").start(); new Thread(() -> myTask.read(), "t2").start(); } static class MyTask { private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); public void read() { try { lock.readLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start"); Thread.sleep(10000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.readLock().unlock(); } } } }

运行结果：

t1 start t2 start t1 end t2 end

可以看到，t1和t2几乎同时开始，读锁不互斥。

2.2 写写互斥

写锁是排他锁，同一时刻只能有一个线程持有写锁。

public class WriteWriteTest { public static void main(String[] args) { MyTask myTask = new MyTask(); new Thread(() -> myTask.write(), "t1").start(); new Thread(() -> myTask.write(), "t2").start(); } static class MyTask { private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); public void write() { try { lock.writeLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start"); Thread.sleep(10000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.writeLock().unlock(); } } } }

运行结果：

t1 start t1 end t2 start t2 end

t2必须等待t1释放写锁后才能执行，写锁互斥。

2.3 读写互斥

读写操作互斥，读操作进行时写操作必须等待，反之亦然。

public class ReadWriteTest { public static void main(String[] args) { MyTask myTask = new MyTask(); Thread t1 = new Thread(() -> myTask.read(), "t1"); Thread t2 = new Thread(() -> myTask.write(), "t2"); t1.start(); // 确保t1先获取读锁 Thread.sleep(2000); t2.start(); } static class MyTask { private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); public void read() { try { lock.readLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start"); Thread.sleep(10000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.readLock().unlock(); } } public void write() { try { lock.writeLock().lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start"); Thread.sleep(10000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.writeLock().unlock(); } } } }

运行结果：

t1 start t1 end t2 start t2 end

t2必须等待t1读完才能开始写，读写互斥。

三、读写锁的适用场景

读写锁特别适合读多写少的业务场景：

四、注意事项

4.1 锁降级

ReentrantReadWriteLock支持锁降级：写锁可以降级为读锁，但读锁不能升级为写锁。

// 锁降级（允许） writeLock.lock(); readLock.lock(); // 写锁持有状态下获取读锁 writeLock.unlock(); // 仍然持有读锁 // 锁升级（不允许，会死锁） readLock.lock(); writeLock.lock(); // 线程永久阻塞！

5.2 公平性选择

与ReentrantLock一样，读写锁也支持公平/非公平模式：

• 非公平模式（默认）：吞吐量更高，但可能造成写线程饥饿

• 公平模式：线程按请求顺序获取锁，避免饥饿

// 公平读写锁 ReentrantReadWriteLock fairLock = new ReentrantReadWriteLock(true);

5.3 重入特性

读写锁支持锁重入，但需要注意：

• 读线程可以重复获取读锁

• 写线程可以重复获取写锁，也可以获取读锁（锁降级）

六、总结

最佳实践：在读操作远多于写操作的场景下，优先考虑使用ReentrantReadWriteLock，它可以显著提升系统吞吐量，让并发性能得到质的飞跃。