java读写屏障

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mob64ca12dd8bce 2024-09-13 05:55:50 ©著作权

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Java读写屏障实现指南

在现代多线程编程中，Java的“读写屏障”是一种常见的技术，用于处理共享资源的并发访问。下面这篇文章将指导你如何实现这一功能，包括整体流程、代码示例以及必要的注释。

整体流程

我们可以将实现“读写屏障”的流程分为几个步骤。以下是一个简单的表格，展示了每一步骤及其目标。

步骤	目的
步骤1	创建共享资源类
步骤2	实现读写方法
步骤3	创建读写线程
步骤4	启动读写线程并测试

步骤详解

步骤1: 创建共享资源类

我们首先需要一个共享资源类来存储要读取和写入的数据。在这个类中，我们将定义读写锁，以确保线程安全。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class SharedResource {
    // 读写锁
    private final ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
    // 共享数据
    private String data = "";

    // 写入数据的方法
    public void writeData(String newData) {
        rwLock.writeLock().lock(); // 获取写锁
        try {
            data = newData; // 写入新数据
        } finally {
            rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁
        }
    }

    // 读取数据的方法
    public String readData() {
        rwLock.readLock().lock(); // 获取读锁
        try {
            return data; // 返回共享数据
        } finally {
            rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁
        }
    }
}

注释：

在此类中，我们使用ReentrantReadWriteLock来实现读写锁。
writeData方法用于写入新数据，readData方法用于读取数据。

步骤2: 实现读写方法

在上一步中，我们已经实现了读取和写入数据的基本方法。接下来，我们将创建两个线程来模拟并发的读写操作。

class WriterThread extends Thread {
    private SharedResource sharedResource;

    public WriterThread(SharedResource sharedResource) {
        this.sharedResource = sharedResource;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            sharedResource.writeData("Data " + i);
            System.out.println("Written: Data " + i);
        }
    }
}

class ReaderThread extends Thread {
    private SharedResource sharedResource;

    public ReaderThread(SharedResource sharedResource) {
        this.sharedResource = sharedResource;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            String data = sharedResource.readData();
            System.out.println("Read: " + data);
        }
    }
}

注释：

WriterThread类定义了写入线程，逐步写入新的数据。
ReaderThread类定义了读取线程，逐步读取共享资源的数据。

步骤3: 创建读写线程

接下来我们将在主程序中创建并启动读写线程。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SharedResource sharedResource = new SharedResource(); // 实例化共享资源

        WriterThread writer = new WriterThread(sharedResource); // 创建写入线程
        ReaderThread reader = new ReaderThread(sharedResource); // 创建读取线程

        writer.start(); // 启动写入线程
        reader.start(); // 启动读取线程

        // 等待线程结束
        try {
            writer.join();
            reader.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注释：

在main方法中，我们实例化了共享资源，并创建了读写线程。
我们使用start()方法启动线程，并使用join()方法确保主线程等待它们完成。

ER图

为了更好地理解我们的系统结构，以下是一个简单的ER图，展示共享资源对象与读写线程间的关系。

erDiagram
    SharedResource {
        String data
        ReentrantReadWriteLock rwLock
    }
    WriterThread {
        SharedResource sharedResource
    }
    ReaderThread {
        SharedResource sharedResource
    }
    SharedResource ||--o{ WriterThread : "writes to"
    SharedResource ||--o{ ReaderThread : "reads from"