ReadWriteLock读写锁升级的踩坑：Kotlin作弊，最好使用StampedLock - javaspecialists - 极道
在Java 5中，我们获得了ReadWriteLock接口，并带有ReentrantReadWriteLock实现。它具有明智的限制，我们可以将写锁降级为读锁，但不能将读锁升级为写锁。当我们尝试时，我们将立即陷入死锁。出现此限制的原因是，如果两个线程都具有读锁，那么如果两个线程都尝试同时升级怎么办？为了安全起见，它会始终使尝试升级的所有线程陷入死锁。、
降级ReentrantReadWriteLock可以正常工作，在这种情况下，我们可以同时持有读取和写入锁定。降级意味着在持有写锁的同时，我们也锁定了读锁，然后释放了写锁。这意味着我们不允许任何其他线程写入，但它们可以读取。
import java.util.concurrent.locks.*;
// This runs through fine
public class DowngradeDemo {
public static void main(String... args) {
var rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
System.out.println(rwlock); // w=0, r=0
rwlock.writeLock().lock();
System.out.println(rwlock); // w=1, r=0
rwlock.readLock().lock();
System.out.println(rwlock); // w=1, r=1
rwlock.writeLock().unlock();
// at this point other threads can also acquire read locks
System.out.println(rwlock); // w=0, r=1
rwlock.readLock().unlock();
System.out.println(rwlock); // w=0, r=0
}
}
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尝试将ReentrantReadWriteLock从读取升级为写入会导致死锁：
// This deadlocks
public class UpgradeDemo {
public static void main(String... args) {
var rwlock = new ReentrantReadWriteLock();
System.out.println(rwlock); // w=0, r=0
rwlock.readLock().lock();
System.out.println(rwlock); // w=0, r=1
rwlock.writeLock().lock(); // deadlock
System.out.println(rwlock);
rwlock.readLock().unlock();
System.out.println(rwlock);
rwlock.writeLock().unlock();
System.out.println(rwlock);
}
}
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Kotlin中的ReadWriteLock
让我们看一下Kotlin如何管理ReadWriteLock。
下面是降级代码：
// DowngradeDemoKotlin.kt
import java.util.concurrent.locks.*
import kotlin.concurrent.*
fun main() {
val rwlock = ReentrantReadWriteLock()
println(rwlock) // w=0, r=0
rwlock.write {
println(rwlock) // w=1, r=0
rwlock.read {
println(rwlock) // w=1, r=1
}
println(rwlock) // w=1, r=0
}
println(rwlock) // w=0, r=0
}
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下面是升级：
// UpgradeDemoKotlin.kt
fun main() {
val rwlock = ReentrantReadWriteLock()
println(rwlock) // w=0, r=0
rwlock.read {
println(rwlock) // w=0, r=1
rwlock.write {
println(rwlock) // w=1, r=0
}
println(rwlock) // w=0, r=1
}
println(rwlock) // w=0, r=0
}
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竟然没有发生死锁。
如果我们窥视Kotlin扩展功能的实现，ReentrantReadWriteLock.write()将会看到以下内容：
Kotlin的扩展功能ReentrantReadWriteLock.write（）通过在升级之前放开读锁来作弊，从而为竞赛条件打开了大门。
/ **
*在此锁的写锁下执行给定的[action]。
*
*如果需要，该功能会从读取锁定升级为写入锁定，
*但是此升级不是原子升级，
因为[ReentrantReadWriteLock] 不支持此类升级。
*为了进行这种升级，此功能首先释放
该线程持有的所有*读锁，然后获取写锁，并且
*释放后再重新获取读锁。
*
*因此，如果已
通过检查某些条件启动了* 写锁
内部的[action] ，则必须在[action]内部重新检查条件*以避免可能的争用。
*
* @return操作的返回值。
* /
@kotlin.internal.InlineOnly
public inline
fun <T> ReentrantReadWriteLock.write(action: () -> T): T {
val rl = readLock()
val readCount = if (writeHoldCount == 0) readHoldCount else 0
repeat(readCount) { rl.unlock() }
val wl = writeLock()
wl.lock()
try {
return action()
} finally {
repeat(readCount) { rl.lock() }
wl.unlock()
}
}
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原来，Kotlin的扩展功能ReentrantReadWriteLock.write（）通过在升级之前放开读锁来作弊，从而为竞争打开了漏洞大门。
使用StampedLock升级
Java 8 StampedLock使我们可以更好地控制应该如何处理失败的升级。StampedLock 不是可重入的，这意味着我们不能同时持有读取和写入锁。戳记未绑定到特定线程，因此我们也不能同时从一个线程持有两个写锁。我们可以同时持有许多读锁，每个读锁都有不同的标记。但是我们只能得到一个写锁。这是一个演示：
public class StampedLockDemo {
public static void main(String... args) {
var sl = new StampedLock();
var stamps = new ArrayList<Long>();
System.out.println(sl); // Unlocked
for (int i = 0; i < 42; i++) {
stamps.add(sl.readLock());
}
System.out.println(sl); // Read-Locks:42
stamps.forEach(sl::unlockRead);
System.out.println(sl); // Unlocked
var stamp1 = sl.writeLock();
System.out.println(sl); // Write-Locked
var stamp2 = sl.writeLock(); // deadlocked
System.out.println(sl); // Not seen...
}
}
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由于StampedLock不知道哪个线程拥有锁，因此DowngradeDemo会死锁：
public class StampedLockDowngradeFailureDemo {
public static void main(String... args) {
var sl = new StampedLock();
System.out.println(sl); // Unlocked
long wstamp = sl.writeLock();
System.out.println(sl); // Write-Locked
long rstamp = sl.readLock(); // deadlocked
System.out.println(sl); // Not seen...
}
}
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但是，StampedLock确实允许我们尝试升级或降级我们的锁。这还将把戳记转换为新类型。例如，这是我们如何正确进行降级。请注意，我们不需要解锁写锁，因为戳记是从写转换为读的。
public class StampedLockDowngradeDemo {
public static void main(String... args) {
var sl = new StampedLock();
System.out.println(sl); // Unlocked
long wstamp = sl.writeLock();
System.out.println(sl); // Write-locked
long rstamp = sl.tryConvertToReadLock(wstamp);
if (rstamp != 0) {
System.out.println("Converted write to read");
System.out.println(sl); // Read-locks:1
sl.unlockRead(rstamp);
System.out.println(sl); // Unlocked
} else { // this cannot happen (famous last words)
sl.unlockWrite(wstamp);
throw new AssertionError("Failed to downgrade lock");
}
}
}
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从读锁升级到写锁的代码：
public class StampedLockUpgradeDemo {
public static void main(String... args) {
var sl = new StampedLock();
System.out.println(sl); // Unlocked
long rstamp = sl.readLock();
System.out.println(sl); // Read-locks:1
long wstamp = sl.tryConvertToWriteLock(rstamp);
if (wstamp != 0) {
// works if no one else has a read-lock
System.out.println("Converted read to write");
System.out.println(sl); // Write-locked
sl.unlockWrite(wstamp);
} else {
// we do not have an exclusive hold on read-lock
System.out.println("Could not convert read to write");
sl.unlockRead(rstamp);
}
System.out.println(sl); // Unlocked
}
}
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与Kotlin ReentrantReadWriteLock.write()扩展功能不同，这将自动进行转换。但是，它仍然可能失败，例如，如果另一个线程当前也持有读取锁。在这种情况下，一种合理的方法是跳出并重试，或者以写锁定开始。
