Java ReentrantReadWriteLocks - 在读锁中如何安全地获取写锁？

Question

我现在在我的代码中使用 ReentrantReadWriteLock在树状结构上同步访问。这个结构很大，可以同时被多个线程读取，偶尔会修改其中的一小部分——所以它似乎很适合读写习惯。我知道对于这个特定的类，不能将读锁提升为写锁，因此根据 Javadocs，必须在获得写锁之前释放读锁。我之前已经在不可重入上下文中成功使用过这种模式。

然而，我发现我无法在不永久阻塞的情况下可靠地获取写锁。由于读锁是可重入的，我实际上是这样使用它的，所以简单的代码

lock.getReadLock().unlock();
lock.getWriteLock().lock()

如果我以可重入方式获得了读锁，则可以阻止。每次解锁调用只会减少保持计数，并且只有在保持计数达到零时才会真正释放锁。

EDIT 澄清这一点，因为我认为我最初解释得不是很好 - 我知道这个类中没有内置的锁升级，我必须简单地释放读锁并获得写锁。我的问题是/无论其他线程在做什么，调用 getReadLock().unlock() 可能实际上不会释放 this 线程在获得锁时的持有可重入，在这种情况下，对 getWriteLock().lock() 的调用将永远阻塞，因为该线程仍然持有读锁并因此阻塞自身。

例如，这个代码片段永远不会到达 println 语句，即使在没有其他线程访问锁的情况下运行单线程:

final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
lock.getReadLock().lock();

// In real code we would go call other methods that end up calling back and
// thus locking again
lock.getReadLock().lock();

// Now we do some stuff and realise we need to write so try to escalate the
// lock as per the Javadocs and the above description
lock.getReadLock().unlock(); // Does not actually release the lock
lock.getWriteLock().lock();  // Blocks as some thread (this one!) holds read lock

System.out.println("Will never get here");

所以我问，有没有一个很好的成语来处理这种情况？具体来说，当一个持有读锁的线程(可能是可重入的)发现它需要进行一些写操作，因此想要“挂起”自己的读锁以获取写锁(根据需要在其他线程上阻塞以释放他们对读锁的持有)，然后“拿起”它在相同状态下对读锁的持有？

既然这个 ReadWriteLock 实现是专门设计为可重入的，那么当可以重入获取锁时，肯定有一些明智的方法可以将读锁提升为写锁吗？这是意味着幼稚方法行不通的关键部分。

Answer 1

这是一个老问题，但这里既有解决问题的方法，也有一些背景信息。

正如其他人指出的那样，经典的 readers-writer lock(如 JDK ReentrantReadWriteLock )本质上不支持将读锁升级为写锁，因为这样做很容易出现死锁。

如果您需要在不首先释放读锁的情况下安全地获取写锁，那么还有一个更好的选择:查看 read-write-update 改为锁定。

我编写了一个 ReentrantReadWrite_Update_Lock，并在 Apache 2.0 许可证 here 下将其作为开源发布。我还发布了 JSR166 concurrency-interest mailing list 方法的详细信息，该方法经受住了该列表中成员的反复审查。

该方法非常简单，正如我在并发兴趣中提到的，这个想法并不是全新的，因为它至少早在 2000 年就在 Linux 内核邮件列表中讨论过。还有 .Net 平台的 ReaderWriterLockSlim也支持锁升级。到目前为止，这个概念实际上还没有在 Java (AFAICT) 上实现。

这个想法是在 read 锁和 write 锁之外提供一个 update 锁。更新锁是介于读锁和写锁之间的一种中间类型的锁。和写锁一样，一次只有一个线程可以获取更新锁。但就像读锁一样，它允许对持有它的线程进行读访问，并同时对持有常规读锁的其他线程进行读访问。关键特性是更新锁可以从它的只读状态升级为写锁，并且这不容易发生死锁，因为只有一个线程可以持有更新锁并且一次可以升级。

这支持锁升级，而且在具有 read-before-write 访问模式的应用程序中，它比传统的读写器锁更有效，因为它会在更短的时间内阻塞读取线程。

site 上提供了示例用法。该库具有 100% 的测试覆盖率，并且位于 Maven 中心。