java线程：互斥锁与读写锁

两种互斥锁机制：
1、synchronized
2、ReentrantLock
ReentrantLock是jdk5的新特性，采用ReentrantLock可以完全替代替换synchronized传统的锁机制，而且采用ReentrantLock的方式更加面向对象，也更加灵活，网上有很多关于对比两者锁方式的文章，这里就不多口舌了，大家baidu、google一下就水落石出了。在本博客中也写关于这两种锁方式实现的经典例子《生产者消费者》。


关于读写锁，用语言解释不如直接用代码诠释，以下通过两个例子讲述读写锁以及读写锁的使用：

例子1：

import java.util.HashMap;  
import java.util.Map;  
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;  
  
/** 
 * @author amber2012 
 *  
 * 读写锁：ReadWriteLock 
 *  
 * 在多线程的环境下，对同一份数据进行读写，会涉及到线程安全的问题。比如在一个线程读取数据的时候，另外一个线程在 
 * 写数据，而导致前后数据的不一致性；一个线程在写数据的时候，另一个线程也在写，同样也会导致线程前后看到的数据的 
 * 不一致性。 
 *  
 * 这时候可以在读写方法中加入互斥锁，任何时候只能允许一个线程的一个读或写操作，而不允许其他线程的读或写操作，这 
 * 样是可以解决这样以上的问题，但是效率却大打折扣了。因为在真实的业务场景中，一份数据，读取数据的操作次数通常高 
 * 于写入数据的操作，而线程与线程间的读读操作是不涉及到线程安全的问题，没有必要加入互斥锁，只要在读-写，写-写期 
 * 间上锁就行了。 
 *  
 * 对于这种情况，读写锁则最好的解决方案！ 
 *  
 * 读写锁的机制： 
 *      "读-读"不互斥 
 *      "读-写"互斥 
 *      "写-写"互斥 
 *  
 * 即在任何时候必须保证： 
 *      只有一个线程在写入； 
 *      线程正在读取的时候，写入操作等待； 
 *      线程正在写入的时候，其他线程的写入操作和读取操作都要等待； 
 *  
 * 以下是一个缓存类：用于演示读写锁的操作：重入、降级 
 */  
public class CachedData {  
      
    // 缓存都应该是单例的，在这里用单例模式设计：  
    private static CachedData cachedData = new CachedData();  
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();//读写锁  
    private Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();//缓存  
      
    private CachedData(){  
    }  
      
    public static CachedData getInstance(){  
        return cachedData;  
    }  
      
    // 读取缓存：  
    public Object read(String key) {  
        lock.readLock().lock();  
        Object obj = null;  
        try {  
            obj = cache.get(key);  
            if (obj == null) {  
                lock.readLock().unlock();  
                // 在这里的时候，其他的线程有可能获取到锁  
                lock.writeLock().lock();  
                try {  
                    if (obj == null) {  
                        obj = "查找数据库"; // 实际动作是查找数据库  
                        // 把数据更新到缓存中：  
                        cache.put(key, obj);  
                    }  
                } finally {  
                    // 当前线程在获取到写锁的过程中，可以获取到读锁，这叫锁的重入，然后导致了写锁的降级，称为降级锁。  
                    // 利用重入可以将写锁降级，但只能在当前线程保持的所有写入锁都已经释放后，才允许重入 reader使用  
                    // 它们。所以在重入的过程中，其他的线程不会有获取到锁的机会（这样做的好处）。试想，先释放写锁，在  
                    // 上读锁，这样做有什么弊端？--如果这样做，那么在释放写锁后，在得到读锁前，有可能被其他线程打断。  
                    // 重入————>降级锁的步骤：先获取写入锁，然后获取读取锁，最后释放写入锁（重点）  
                    lock.readLock().lock();   
                    lock.writeLock().unlock();  
                }  
            }  
        } finally {  
            lock.readLock().unlock();  
        }  
        return obj;  
    }  
}

例子2：

import java.util.Map;  
import java.util.TreeMap;  
import java.util.concurrent.locks.Lock;  
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;  
  
import javax.xml.crypto.Data;  
  
/** 
 * @author amber2012 
 *  
 * jdk文档中关于ReentrantReadWriteLock类使用的一个很好的例子，以下是具体的介绍： 
 *  
 * 在使用某些种类的 Collection 时，可以使用 ReentrantReadWriteLock 来提高并发性。通常，在预期 collection 
 * 很大，读取者线程访问它的次数多于写入者线程，并且 entail 操作的开销高于同步开销时，这很值得一试。例如，以下 
 * 是一个使用 TreeMap 的类，预期它很大，并且能被同时访问。  
 */  
public class RWDictionary {  
  
    private final Map<String, Data> map = new TreeMap<String, Data>();  
    private final ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();  
    private final Lock readLock = rwl.readLock();  
    private final Lock writeLock = rwl.writeLock();  
  
    public Data get(String key) {  
        readLock.lock();  
        try {  
            return map.get(key);  
        } finally {  
            readLock.unlock();  
        }  
    }  
  
    public String[] allKeys() {  
        readLock.lock();  
        try {  
            return (String[]) map.keySet().toArray();  
        } finally {  
            readLock.unlock();  
        }  
    }  
  
    public Data put(String key, Data value) {  
        writeLock.lock();  
        try {  
            return map.put(key, value);  
        } finally {  
            writeLock.unlock();  
        }  
    }  
  
    public void clear() {  
        writeLock.lock();  
        try {  
            map.clear();  
        } finally {  
            writeLock.unlock();  
        }  
    }  
}