Java 写多读少的锁
在并发编程中，锁是一种常用的同步机制，用于保护共享资源的访问。然而，在某些场景下，共享资源的读操作远远多于写操作，此时采用传统的独占锁会导致性能瓶颈。为了提高多读少写场景下的并发性能，我们可以使用一种称为“写多读少的锁”的机制。
写多读少的锁模式
写多读少的锁模式是一种特殊的锁机制，它允许多个线程同时读取共享资源，但在写操作时需要互斥访问。这种锁机制的核心思想是允许并发读取，但在写入时阻塞其他读写操作，以确保数据的一致性。
传统的独占锁（如synchronized关键字或ReentrantLock）在写操作时会阻塞其他读写操作，这样会导致并发性能的下降。而写多读少的锁机制则通过允许多个线程同时读取来提高并发性能。当有线程要进行写操作时，需要等待其他读写操作完成，然后独占访问共享资源。
读写锁
Java中提供了一个专门用于写多读少场景的锁机制，即读写锁（ReadWriteLock）。读写锁由一个写锁和多个读锁组成，写锁是独占的，而读锁可以被多个线程同时持有。
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class SharedData {
private int data;
private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public int readData() {
lock.readLock().lock();
try {
return data;
} finally {
lock.readLock().unlock();
}
}
public void writeData(int newData) {
lock.writeLock().lock();
try {
data = newData;
} finally {
lock.writeLock().unlock();
}
}
}
在上述示例代码中，我们创建了一个共享数据类SharedData。该类中的data字段是共享资源，readData()方法用于读取data，writeData()方法用于写入data。在读取时，我们获取读锁lock.readLock()，在写入时，我们获取写锁lock.writeLock()，并通过try-finally块保证锁的释放。
读写锁的应用场景
读写锁适用于在多线程环境下，读操作远远多于写操作的场景。在这种场景下，使用读写锁可以提高并发性能，减少线程竞争，从而提升系统的吞吐量。
下面我们通过一个具体的示例来说明读写锁的应用。
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class Cache {
private Object data;
private boolean isDataValid;
private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public Object getData() {
lock.readLock().lock();
try {
if (!isDataValid) {
lock.readLock().unlock();
lock.writeLock().lock();
try {
if (!isDataValid) {
data = fetchDataFromDatabase();
isDataValid = true;
}
lock.readLock().lock();
} finally {
lock.writeLock().unlock();
}
}
return data;
} finally {
lock.readLock().unlock();
}
}
private Object fetchDataFromDatabase() {
// 从数据库中获取数据的逻辑
return new Object();
}
}
在上述示例中，我们创建了一个Cache类，用于缓存数据。在getData()方法中，我们首先获取读锁，然后判断数据是否有效。如果数据无效，则释放读锁，并获取写锁。在写锁中，我们从数据库获取新的数据，并将isDataValid标志设置为true。最后，获取读锁并返回数据。
这样，当多个线程同时读取数据时，它们可以同时持有读锁，提高并发性能。而在写操作时，要求独占访问共享资源
