每个要同步的变量一个 ReentrantReadWriteLock 实例？

Question

我打算将一些代码与一些全局变量并行化。 我将使用 ReentrantReadWriteLock。 我是否理解正确，我需要为每个变量创建一个自己的 ReentrantReadWriteLock 实例以确保线程安全？

我的意思是，当我有两个列表时，每个线程都可以附加一个项目，并且所有线程有时都从该列表中读取项目。 在那种情况下，我会实现类似的东西：

private static String[] globalVariables = null;
private static String[] processedItems = null;

private final ReentrantReadWriteLock globalVariablesLock = new ReentrantReadWriteLock();
private final Lock globalVariablesEeadLock  = globalVariablesLock .readLock();
private final Lock globalVariablesWriteLock = globalVariablesLock .writeLock();
private final ReentrantReadWriteLock processedItemsLock = new ReentrantReadWriteLock();
private final Lock processedItemsLockReadLock  = processedItemsLock .readLock();
private final Lock processedItemsLockWriteLock = processedItemsLock .writeLock();

如果我有更多变量，例如数据库连接（池）、记录器、更多列表等，该怎么办？

我需要创建一个新的 ReentrantReadWriteLock 还是我遗漏了什么？ 网上的样本只处理一个变量。

提前致谢。

Answer 1

你想保护什么？

不要想锁定变量。锁的目的是保护不变量。不变量是您可以对程序的状态做出的一些断言，该断言必须始终为真。例如，“变量 A、B 和 C 的总和始终为零。”

在这种情况下，为 A、B 和 C 设置单独的锁对您没有任何好处。您需要 一个 锁来保护该特定不变量。任何想要更改 A、B 或 C 的线程都必须锁定该锁，并且任何依赖于它们的总和为零的线程都必须锁定同一个锁。

如果不暂时破坏一些不变量，线程通常是不可能取得进展的。例如，

A += 1;    //breaks the invariant
B -= 1;    //fixes it again.

如果没有同步，其他线程可能会检查这两个语句之间的 A、B 和 C，并发现不变量被破坏。

同步：

private final Object zeroSumLock = new Object();

void bumpA() {
    synchronized(zeroSumLock) {
        A += 1;
        B -= 1;
    }
}

boolean verifySum() {
    synchronized(zeroSumLock) {
        return (A+B+C) == 0;
    }
}

Answer 2

是的，每个线程安全变量（在您的情况下为数组）应该有一个 Lock。但是，请考虑使用

ArrayList<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());

而不是数组。委托给库通常会更好（在这种情况下，不仅是同步，还有数组的调整大小）。当然，在执行此操作之前，请检查该库是否完全符合您的预期（在这种情况下，正如@SashaSalauyou 指出的那样，您将失去并发阅读的能力）。

Answer 3

其中一个解决方案是创建一个不可变的Map，您可以在其中为您需要的所有项目加锁：

final static Map<String, ReadWriteLock> locks = Collections.unmodifiableMap(
     new HashMap<String, ReadWriteLock>() {{
         put("globalVariables", new ReentrantReadWriteLock());
         put("processedItems",  new ReentrantReadWriteLock());
         // rest items
     }}
);

由于 HashMap 被Collections.unmodifiableMap() 包裹，因此无法修改，因此成为线程安全的。

然后，在代码中：

Lock lo = locks.get("globalVariables").readLock();
lo.acquire();
try {
    // ...
} catch (Exception e) {
    // ...
} finally {
    lo.release();
}