java读写锁ReentrantReadWriteLock实现多并发单利模式

基本介绍：

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！

ReentrantReadWriteLock中定义了2个内部类，ReentrantReadWriteLock.ReadLock和ReentrantReadWriteLock.WriteLock，分别用来代表读取锁和写入锁，ReentrantReadWriteLock对象提供了readLock()和writeLock()方法，用于获取读取锁和写入锁

其中：

• 读取锁允许多个reader线程同时持有，而写入锁最多只能有一个writer线程持有。
• 读写锁的使用场合是：读取数据的频率远大于修改共享数据的频率。在上述场合下使用读写锁控制共享资源的访问，可以提高并发性能。
• 如果一个线程已经持有了写入锁，则可以再持有读写锁。相反，如果一个线程已经持有了读取锁，则在释放该读取锁之前，不能再持有写入锁。
• 可以调用写入锁的newCondition()方法获取与该写入锁绑定的Condition对象，此时与普通的互斥锁并没有什么区别，但是调用读取锁的newCondition()方法将抛出异常。

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

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；

锁降级：从写锁变成读锁；锁升级：从读锁变成写锁。读锁是可以被多线程共享的，写锁是单线程独占的。也就是说写锁的并发限制比读锁高

如下代码会产生死锁，因为同一个线程中，在没有释放读锁的情况下，就去申请写锁，这属于锁升级，ReentrantReadWriteLock是不支持的。

ReadWriteLock rtLock = new ReentrantReadWriteLock();rtLock.readLock().lock();System.out.println("get readLock.");rtLock.writeLock().lock();System.out.println("blocking");</span></span>

ReentrantReadWriteLock支持锁降级，如下代码不会产生死锁。

ReadWriteLock rtLock = new ReentrantReadWriteLock();rtLock.writeLock().lock();System.out.println("writeLock");rtLock.readLock().lock();System.out.println("get read lock");

这段代码虽然不会导致死锁，但没有正确的释放锁。从写锁降级成读锁，并不会自动释放当前线程获取的写锁，仍然需要显示的释放，否则别的线程永远也获取不到写锁。锁的释放和获取可以看下：可重入锁的获取和释放需要注意的一点儿事

<span style="white-space:pre"></span>final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();Thread wt = new Thread(new Runnable(){public void run(){readWriteLock.writeLock().lock();System.out.println("writeLock");readWriteLock.readLock().lock();System.out.println("readLock");readWriteLock.readLock().unlock();System.out.println("block");}});wt.start();try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("main blocking.");readWriteLock.readLock().lock();</span>

应用场景：

读写锁的适用场景 
读多写少的高并发环境下，可以说这个场景算是最适合使用ReadWriteLock 了。 

单利模式代码：

import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class Singleton { private static Singleton instance = null;      private static ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();      private Singleton(){      }       /**      * 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。 从 3 获得写锁 到 5变成读锁 降级                 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。  6                 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5和6颠倒）                  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3，然后获取读取锁5，最后释放写入锁6（重点）      * @return      */    public static Singleton getInstance(){          rwl.readLock().lock();  //1        try          {              if (null == instance)              {                  rwl.readLock().unlock();  //2                rwl.writeLock().lock();  //3                if (null == instance)  //4                {                      instance = new Singleton();                  }                  rwl.readLock().lock();  //5                rwl.writeLock().unlock();  //6            }          }          finally          {              rwl.readLock().unlock();  //7        }          return instance;      }  }

代码分析：

 当有n多线程 使用同Singleton 实例对象 调用getInstance方法时，就会产生线程的并发问题.
   @1行，当有线程正在对数据进行 写操作的时候，运行到@1行的线程要等待 写操作的完成，因为第一个运行到@3的线程会加上锁，然后对数据进行需该，期间不允许任何线程进行读或者是写的操作，


   当写完后，在该线程上加上读锁操作，以防止解写锁后，别的线程对数据再次进行写时出错.在第一个运行到@3的线程之后的很多线程，


   可能已经运行到了@2,当对数据修改好之后，解除掉写锁，别的线程就会执行到@3，这时第一个线程已经经数据修改好了，所以有了@4的判断。


   在编写多线程程序的时候,要置于并发线程的环境下考虑，巧妙的运用ReentrantReadWriteLock，在运用时，注意锁的降级，写入锁可以获得读锁，读锁不可以获得写入锁，所以在上写入锁时，必须先将读锁进行解除，然后上读锁。


   使用时注意的几个方面：
   　　  读锁是排写锁操作的，读锁不排读锁操作，多个读锁可以并发不阻塞。即在读锁获取后和读锁释放之前，写锁并不能被任何线程获得，
   　　  多个读锁同时作用期间，试图获取写锁的线程都处于等待状态，当最后一个读锁释放后,试图获取写锁的线程才有机会获取写锁。
   　　  写锁是排写锁、排读锁操作的。当一个线程获取到写锁之后，其他试图获取写锁和试图获取读锁的线程都处于等待状态，直到写锁被释放。
         写锁是可以获得读锁的，即:
   　　　　　　rwl.writeLock().lock();
   　　　　　　//在写锁状态中，可以获取读锁
   　　　　　　rwl.readLock().lock();
   　　　　　　rwl.writeLock().unlock();
   　　读锁是不能够获得写锁的，如果要加写锁，本线程必须释放所持有的读锁，即:
   　　　　   rwl.readLock().lock();
   　　　　　　//......
   　　　　　　//必须释放掉读锁，才能够加写锁
   　　　　　　rwl.readLock().unlock();
   　　　　　　rwl.writeLock().lock();

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。 

从 3 获得写锁 到 5变成读锁降级
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。  6
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5和6颠倒）
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3，然后获取读取锁5，最后释放写入锁6（重点）