java - 为什么不允许 ReadWriteLock 升级？

Question

ReadWriteLock 降级被 ReentrantReadWriteLock 实现所允许(下例中的 tryLock() 总是返回 true) :

void downgrade(final ReadWriteLock readWriteLock) {
    boolean downgraded = false;
    readWriteLock.writeLock().lock();
    try {
        // Always true, as we already hold a W lock.
        final boolean readLockAcquired = readWriteLock.readLock().tryLock();
        if (readLockAcquired) {
            // Now holding both a R and a W lock.
            assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getReadHoldCount() == 1;
            assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getWriteHoldCount() == 1;

            readWriteLock.writeLock().unlock();
            downgraded = true;
            try {
                // Now do some work with only a R lock held
            } finally {
                readWriteLock.readLock().unlock();

                assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getReadHoldCount() == 0;
                assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getWriteHoldCount() == 0;
            }
        }
    } finally {
        if (!downgraded) {
            // Never (we were holding a W lock while trying a R lock).
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
        assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getReadHoldCount() == 0;
        assert ((ReentrantReadWriteLock) readWriteLock).getWriteHoldCount() == 0;
    }
}

不允许以类似方式进行锁升级背后的想法是什么？下面的 Write 锁的 tryLock() 方法可以安全地返回 true，在没有其他线程持有锁的情况下没有死锁的风险阅读锁:

void upgrade(final ReadWriteLock readWriteLock) {
    readWriteLock.readLock().lock();
    try {
        // Always false: lock upgrade is not allowed
        final boolean writeLockAcquired = readWriteLock.writeLock().tryLock();
        // ...
    } finally {
        readWriteLock.readLock().unlock();
    }
}

Answer 1

首先，请注意升级和降级在ReadWriteLock 的语义复杂性方面并不等同。

您不需要抵制争用来完成降级事务，因为您已经拥有锁上升级最多的权限，并且因为您保证是当前执行降级的唯一线程。升级则不同，因此支持升级的机制自然需要更复杂(或更智能)。

要可用，升级机制需要防止死锁，以防两个读取线程同时尝试升级(或专门针对 ReentrantReadWriteLock，以防持有多个读取锁的单个读取线程尝试升级) .此外，该机制需要指定如何处理失败的升级请求(其读锁是否会失效)，这就更重要了。

正如您现在可能看到的那样，在 ReentrantReadWriteLock 中完全处理这些问题至少可以说是不方便的(不过，这是 .NET 的 ReaderWriterLock 尝试的，我认为实际上成功地做到了)。我的猜测是，虽然 final boolean writeLockAcquired = readWriteLock.writeLock().tryLock(); 可以在一些微不足道的情况下取得成功，但可升级性仍然不够好，无法普遍使用- 在足够激烈的争用下，如果你输掉了写锁的竞争，你就在同一条船上，就好像你解锁了读锁并试图获得写锁(给其他人偷偷摸摸并获取写锁的机会之间)。

提供锁可升级性的一个好方法是只允许一个线程尝试升级 - 这就是 ReentrantReadWriteUpdateLock .NET 的 ReaderWriterLockSlim 的作用或作用做。但是我仍然会推荐 Java 8 的 StampedLock 作为:

• 在低竞争下，它的乐观读取比使用读取锁快得多
• 它的 API 对升级的限制要少得多(从乐观读到读锁再到写锁)
• 我尝试创建一个现实的 JMH 基准测试，其中一个其他类似的锁击败它几乎总是失败