Java读写锁实现高效读写分离详解

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ReadWriteLock通过分离读写锁提升并发性能，允许多个读线程同时访问，写线程独占访问。ReentrantReadWriteLock是其核心实现，读锁共享、写锁排他，读不能升级为写，需在finally中释放锁，避免死锁与写饥饿。

在Java中，ReadWriteLock 是一种比普通互斥锁更灵活的同步机制，适用于读多写少的场景。它允许同时多个线程进行读操作，但写操作是独占的。这样可以提高并发性能。核心实现类是 ReentrantReadWriteLock。

理解 ReadWriteLock 的基本规则

ReadWriteLock 维护了一对锁：一个用于只读操作，一个用于写操作。具体规则如下：

• 多个读线程可以同时持有读锁（共享锁）
• 写线程必须独占写锁（排他锁），此时不允许任何读或写线程进入
• 当写锁被持有时，所有试图获取读锁或写锁的线程都会阻塞
• 读锁不能升级为写锁（避免死锁）

使用 ReentrantReadWriteLock 实现读写控制

下面是一个简单的例子，展示如何使用 ReentrantReadWriteLock 来保护一个共享的缓存数据。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class CacheExample {
    private final Map<String, Object> cache = new HashMap<>();
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    // 读数据时使用读锁
    public Object get(String key) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return cache.get(key);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    // 写数据时使用写锁
    public Object put(String key, Object value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            return cache.put(key, value);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }

    // 删除数据也属于写操作
    public void remove(String key) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            cache.remove(key);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

注意事项与最佳实践

使用 ReadWriteLock 时要注意以下几点，避免常见问题：

• 必须在 finally 块中释放锁，确保异常时也能正确释放
• 不要在持有读锁时尝试获取写锁，会造成死锁
• 写锁可以降级为读锁：先持有写锁，再获取读锁，然后释放写锁
• 高并发下，如果写操作频繁，可能造成“写饥饿”，读线程一直阻塞写线程
• ReentrantReadWriteLock 支持公平模式，可通过构造函数设置，减少饥饿问题

基本上就这些。合理使用 ReadWriteLock 能显著提升读密集型应用的并发性能，但要根据实际场景判断是否需要它，避免过度设计。不复杂但容易忽略的是锁的释放和锁升级的问题。

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