Java 並發新同步機制（二）：ReentrantReadWriteLock 讀寫鎖深度實戰

適用場景：讀多寫少

ReentrantReadWriteLock 針對讀操作遠多於寫操作的場景優化：

• 讀-讀：共享，多執行緒可同時持有讀鎖。
• 讀-寫 / 寫-讀 / 寫-寫：互斥，寫鎖獨佔。

核心 API

ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rwLock.readLock();   // 共享鎖
Lock writeLock = rwLock.writeLock(); // 獨佔鎖

標準使用模板

// 讀操作
readLock.lock();
try {
    // 讀取共享資料
} finally {
    readLock.unlock();
}

// 寫操作
writeLock.lock();
try {
    // 修改共享資料
} finally {
    writeLock.unlock();
}

完整測試案例：4 讀者 + 1 寫者

public class ReadWriteLockDemo {
    public static String testVal = "Initiation";

    static class Reader extends Thread {
        private final Lock readLock;
        Reader(Lock readLock, String name) { this.readLock = readLock; setName(name); }
        public void run() {
            while (true) {
                readLock.lock();
                try {
                    System.out.println(getName() + ": read - " + testVal);
                } finally { readLock.unlock(); }
                sleep(1000);
            }
        }
    }

    static class Writer extends Thread {
        private final Lock writeLock;
        Writer(Lock writeLock, String name) { this.writeLock = writeLock; setName(name); }
        public void run() {
            while (true) {
                writeLock.lock();
                try {
                    System.out.println(getName() + ": write");
                    testVal = "1111".equals(testVal) ? "2222" : "1111";
                } finally { writeLock.unlock(); }
                sleep(2000);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
        Lock r = lock.readLock(), w = lock.writeLock();
        new Reader(r, "R1").start();
        new Reader(r, "R2").start();
        new Reader(r, "R3").start();
        new Reader(r, "R4").start();
        new Writer(w, "W1").start();
    }
}

輸出觀察

R1: read - Initiation
R3: read - Initiation      ← 讀-讀並發，同時輸出
W1: write                  ← 寫鎖獨佔，阻塞後續讀/寫
R2: read - 1111
R4: read - 1111
R3: read - 1111
R1: read - 1111
...

可見：寫入期間所有讀者阻塞；寫入完成後，多個讀者再次並發讀取最新值。

進階特性

• 可重入性：同一執行緒可重複獲取讀/寫鎖（計數器機制）。
• 鎖降級：持有寫鎖 → 獲取讀鎖 → 釋放寫鎖（不支援升級）。用於寫入後立即讀取一致性快照。
• 公平/非公平：建構子 new ReentrantReadWriteLock(true) 選擇公平模式（預設非公平，吞吐量更高）。
• Condition：僅 writeLock 支援 newCondition()，讀鎖不支援等待/通知。

Lock 體系總結：為什麼取代 synchronized？