Java并发编程 - JUC锁（独占共享锁/读写锁、ReentrantReadWriteLock、LockSupport）

Java 并发编程中的 java.util.concurrent（简称 JUC）包提供了多种高级并发工具，其中包括独占共享锁（读写锁）和 ReentrantReadWriteLock 等类。下面将详细介绍这些概念。

独占共享锁（Read-Write Locks）

独占共享锁也称为读写锁，它允许多个读操作同时进行，但只允许一个写操作进行。读写锁非常适合那些读操作远多于写操作的场景，因为在读写锁中，读操作可以并发执行，从而显著提高程序的性能。

读写锁的特点

读-读共享：多个读线程可以同时访问共享资源。
读-写互斥：读操作和写操作不能同时进行。
写-写互斥：多个写操作也不能同时进行。

ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock 是 JUC 包中提供的一个实现了读写锁的类。它支持重入，即一个已经拥有读锁或写锁的线程可以再次获取同一个锁。

示例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWriteLockExample {
    private final ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = readWriteLock.readLock();
    private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
    private String data;

    public void readData() {
        readLock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is reading data: " + data);
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public void writeData(String newData) {
        writeLock.lock();
        try {
            data = newData;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has written data: " + data);
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 ReentrantReadWriteLock 实例，并从中获取了读锁和写锁。readData 方法用于读取数据，而 writeData 方法用于写入数据。

LockSupport

LockSupport 是 java.util.concurrent.locks 包中的一个类，它提供了一组工具方法来支持高级的线程阻塞和唤醒操作。LockSupport 的核心功能在于它提供了一种机制，使得一个线程能够阻塞另一个线程，而不需要显式地获取和释放锁。

LockSupport 的主要方法

park()：使当前线程进入等待状态，直到被另一个线程唤醒。
unpark(Thread thread)：唤醒一个被 park 的线程。
parkNanos(long nanos)：使当前线程进入等待状态，直到被另一个线程唤醒或等待了指定的纳秒时间。
parkUntil(long deadlineTime)：使当前线程进入等待状态，直到被另一个线程唤醒或到达指定的截止时间。

示例

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class LockSupportExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread T1 is waiting to be unparked...");
            LockSupport.park();
            System.out.println("Thread T1 has been unparked.");
        }, "T1");

        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待一段时间

        // 唤醒线程 T1
        LockSupport.unpark(t1);
    }
}

在这个示例中，线程 T1 使用 LockSupport.park() 进入等待状态，然后主线程使用 LockSupport.unpark(t1) 来唤醒 T1。

总结

ReentrantReadWriteLock 和 LockSupport 是 Java 并发编程中非常有用的工具。ReentrantReadWriteLock 提供了一种灵活的方式来实现读写锁，可以提高多线程程序的并发性能。而 LockSupport 则提供了一种简单的线程阻塞和唤醒机制，可以在不需要显式锁的情况下实现线程间的协作。

在实际开发中，选择使用这些工具取决于具体的应用场景。如果需要实现更高级别的锁机制或者更细粒度的线程控制，ReentrantReadWriteLock 和 LockSupport 都是非常好的选择。