今天堂妹子給同學們帶來一個實例，一位Java程式設計師的實際工作情況。
實例涉及線程、ReadWriteLoc、synchronized等多個知識點，同時面對需求的溝通與解決，值得同學們收藏。
項目經理今天又接了一個客戶需求，又要折磨我們這些程式設計師屌絲了。這個需求說起來很簡單，做起來非常容易出錯。
先簡單描述一下：
這是一個在線文件編輯器。同一份文件，一個人在讀的時候，其他人不能寫;同理，一個人在寫的時候，其他人也不能讀。也就是說，要麼讀，要麼寫，這兩件事情不能同時進行。
項目經理跟客戶講，「這個很容易實現的，我們是可以做的。」。什麼都可以做，做不出來說是我們程式設計師能力不行，他一點責任都沒有。領導發話了，不管怎麼樣，事情還是要做的。
看了一下需求，有兩個問題，我得先問清楚，否則到時候做得不對，他又把負責推給我，我們項目經理經常搞這些讓我背黑鍋的事情。
「多人同時讀可以嗎?」
「當然可以啦!多少人來讀都沒關係，文件的內容不要變就行。」。
「多人同時寫可以嗎?」
「當然不行啦!你寫別人也會寫，文件不知道以哪份數據為準了。」。
他態度極其惡劣，算了，不跟他計較了，我的項目獎金還在他手裡。趕緊完工，下班了還要回家抱小孩。
根據多年的項目實戰經驗，我寫了一個超牛逼的 Data 類，來封裝文件的數據。看起來是這樣的：
稍微解釋一下：
Data 類中封裝了一個 char 數組類型的 buffer 成員變量。
在構造器中傳入一個 size，表示 buffer 的長度，並在其中創建並初始化這個 buffer，使其每個字符都為「*」。
提供兩個方法，一個負責讀取，另一個負責寫入。在讀取方法中只需遍歷 buffer，將結果不斷 append 到一個 StringBuilder 中，最終將其轉為 String 並返回。
在寫入方法中傳入一個字符，仍然是遍歷 buffer，賦值 buffer 中的每個字符，這樣可以使 buffer 中每個字符都是相同的。
故意在讀寫方法中加入了一個 sleep() 方法，讓程序運行慢一點，模擬比較耗時的操作。而且故意讓寫入比讀取慢一點，因為將 sleep() 方法放入了 write() 方法的循環體中，而 read() 方法卻沒有。
當然了，以上這個示例跑通了，我想項目經理那個需求也不難實現。這也是我們平時做開發的一種習慣，先快速地寫個 Demo 出來，讓領導們看看，技術上走通了，我們再實現具體的需求。
好了，不就是要同時讀寫嗎?這不就是一個典型的多線程使用場景嗎?於是我快速地寫了一個讀取線程，讓它拼命地去讀取 Data 中的數據。
在 ReaderThread 中通過一個死循環去不斷地讀取 Data 中的數據，並將結果列印出來。
再來一個寫入線程，讓它使勁地向 Data 中寫入數據。
一次性可以傳入一個字符串到 WriterThread 中，它將不斷獲取下一個字符(請見 next() 方法)，並將該字符寫入 Data 中。
如果讓 ReaderThread 與 WriterThread 同時工作會怎樣?不妨寫了一個簡單的 Client 類運行試試看。
我開啟了 5 個 ReaderThread 與 2 個 WriterThread，模擬讀得多寫得少的情況，並將不同的數據寫入 Data 中。
運行一下!
…
Thread-1 => AA0A0A00A0
Thread-4 => AA0A0A00A0
Thread-3 => AA0A0A00A0
Thread-2 => AA0A0A00A0
Thread-0 => AA0A0A00A0
…
為何每次讀取出來的數據不一致呢?應該是輸出 10 個相同的字符才對啊!Data 的 buffer 中每個字符不是應該相同嗎?
如果把這個結果給項目經理看，他肯定要搞死我的。
哦!想到了!在多線程開發中，資源的訪問一定要做到「共享互斥」，也就是說要「上鎖」，這招還是架構師前幾天才教我的，我怎能不用?
於是我用了 Java 多線程中超牛逼的 synchronized 關鍵字，將它放到了 read() 與 write() 方法上，這樣就可以保證 synchronized 方法在同一時刻只能被一個線程調用了，其他線程將會阻擋在外。
廢話少說，趕緊加兩個 synchronized 運行看看吧。
再運行一把!
…
Thread-0 => 1111111111
Thread-4 => CCCCCCCCCC
Thread-3 => CCCCCCCCCC
Thread-2 => CCCCCCCCCC
Thread-1 => CCCCCCCCCC
…
終於搞定啦!這下子項目經理應該滿意了吧?
「不錯!這效果很好啊，同時寫同時讀，而且每次讀出來的數據都一樣，技術上應該是走通了，這個需求應該可以實現了吧?」 項目經理問。
「沒問題啊!小意思!」 我高興的答。
「這是一個在線文件編輯器，你考慮過性能問題嗎?」 架構師突然問了一句。
「性能很好啊!」
「你可以在 ReaderThread 中每調用 10 次 read() 方法，就列印 1 次所耗時間看看。」
「好啊!」
這還不簡單，我快速地給 ReaderThread 的 run() 方法中加了幾行代碼，測試一下運行所消耗的時間。
跑起來吧!
…
Thread-2 => IIIIIIIIII
Thread-2 — 24802ms
Thread-3 => IIIIIIIIII
Thread-3 — 24901ms
Thread-4 => IIIIIIIIII
Thread-4 — 25001ms
Thread-0 => 3333333333
…
Thread-0 => 1111111111
Thread-0 — 55305ms
Thread-4 => CCCCCCCCCC
Thread-3 => CCCCCCCCCC
Thread-2 => CCCCCCCCCC
Thread-1 => CCCCCCCCCC
Thread-1 — 58705ms
Thread-2 => CCCCCCCCCC
…
我隨意挑選了其中這 5 個 ReaderThread 所消耗的時間，平均值是：37742.8 毫秒，折合 37.8 秒。
我心裡也沒譜了，這性能到底是否需要優化呢?於是我帶著測試結果，去向架構師請教。
他看到了這樣的結果，微笑著搖了搖頭。從他鄙視而又猥瑣的表情上，我可以推測，這次他又要在我面前露一手了。
來吧，我給你寫一個 ReadWriteLock，你自己去看吧。
隨後，架構師用他熟練的手指，瘋狂地在鍵盤上敲了一堆讓我一知半解的東西。
我看出來了，架構師特意寫了很多注釋，免得我總是去煩他。
代碼不解釋了，看看注釋吧，有疑問可以給我留言哦!
此時，Data 類還需要稍作改寫。
同樣的 Client 類，我再運行一把試試看，性能是否有提高呢?
…
Thread-1 => 4444444444
Thread-2 — 14000ms
Thread-0 — 14001ms
Thread-3 — 14000ms
Thread-4 — 14000ms
Thread-1 — 14001ms
Thread-4 => IIIIIIIIII
…
平均下來是 14000.4 毫秒，折合 14.0 秒，比以前快了 63%，而且輸出的結果都比以前平穩(以前忽高忽低的)。
果然是架構師，真讓我們這些程式設計師崇拜啊!
最後架構師過來，看到我在那裡得意地笑。他拍拍我的肩，對我說：「別樂了，其實 JDK 1.5 中已經有 ReadWriteLock 了，我這個只不過是一個精簡版而已，去看看 java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock 吧，你一定會震精!」。
看來我真是孤陋寡聞啊，打開 JDK API 看到了 ReadWriteLock：
可以通過 ReadWriteLock 接口來獲取 ReadLock 與 WriteLock，它們都是 Lock 對象，這也是一個接口。
官方提供了一個 ReadWriteLock 接口的實現類 java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock。
該接口中，有兩個非常重要的方法：lock() 與 unlock()，分別表示「上鎖」與「解鎖」。
嘗試用一下 JDK 的 ReadWriteLock 吧。
再次運行一把看看效果。
使用了 JDK 的 ReadWriteLock，性能與自己實現的 ReadWriteLock 差不多，大家不妨自己試一下吧。
此外 JDK 還提供了一個更加簡單的 ReentrantLock，它可以取代 synchronized，確保獲取更高的吞吐率，一般可以這樣來做：
以前的做法：
現在的做法：
這裡提供兩張 synchronized 與 Lock 的性能測試對比：
總結
當系統中出現不同的讀寫線程同時訪問某一資源時，需要考慮共享互斥問題，可使用 synchronized 解決次問題。若對性能要求較高的情況下，可考慮使用 ReadWriteLock 接口及其 ReentrantReadWriteLock 實現類，當然，自己實現一個 ReadWriteLock 也是一種解決方案。此外，為了在高並發情況下獲取較高的吞吐率，建議使用 Lock 接口及其 ReentrantLock 實現類來替換以前的 synchronized 方法或代碼塊。
以這個實例為拋磚引玉，同學們自己在學習過程或工作過程中，是如何處理的，值得同學們思考。
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