共享锁（Shared Lock）是一种并发控制机制，允许多个线程同时读取共享资源，但在写操作时会阻塞其他线程的读写请求。它通过“读共享、写独占”的策略，在保证数据一致性的同时提升了读操作的并发性能。
核心原理
读写分离策略
- 读锁（共享锁）：允许多个线程同时获取，用于读取操作。
- 写锁（排他锁）：同一时间仅允许一个线程获取，用于写入操作。
锁兼容性
- 读锁之间：相互兼容，可同时持有。
- 读锁与写锁：互斥，写锁需等待所有读锁释放。
- 写锁之间：互斥，同一时间仅一个写锁。
共享锁的优缺点
优点
- 读并发提升：适合读多写少场景，如缓存系统、数据库查询。
- 数据一致性：写操作时独占资源，避免脏写。
缺点
- 写饥饿风险：若读请求频繁，写操作可能长时间等待。
- 实现复杂度高：需维护锁状态和等待队列。
实现方式
1. 数据库层面
- MySQL：
SELECT * FROM table WHERE id = ? LOCK IN SHARE MODE; -- 共享读锁- 其他事务可读取该行，但无法修改，直至当前事务提交。
2. Java语言实现
ReentrantReadWriteLock：
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; public class ReadWriteLockExample { private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); private int data = 0; public int readData() { rwLock.readLock().lock(); // 获取读锁 try { return data; } finally { rwLock.readLock().unlock(); // 释放读锁 } } public void writeData(int newValue) { rwLock.writeLock().lock(); // 获取写锁 try { data = newValue; } finally { rwLock.writeLock().unlock(); // 释放写锁 } } }
共享锁的典型应用场景
缓存系统
- 读操作获取共享锁，写操作（如缓存更新）获取排他锁。
数据库查询
- 多事务并发读取同一数据时，使用共享锁避免阻塞。
配置管理
- 频繁读取、偶尔修改的配置文件。
与其他锁的对比
| 锁类型 | 读并发 | 写并发 | 互斥对象 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 共享锁 | 允许多个 | 独占 | 写锁 | 读多写少，如数据库查询 |
| 排他锁 | 独占 | 独占 | 读锁、写锁 | 写操作为主，如文件写入 |
| 乐观锁 | 无锁 | CAS检查 | 无（冲突重试） | 冲突少的读多写少场景 |
| 悲观锁 | 独占 | 独占 | 所有操作 | 冲突多的写操作场景 |
注意事项
写饥饿问题
- 高并发读场景下，写锁可能长时间等待。
- 解决方案：使用公平锁（如
ReentrantReadWriteLock(true)）。
锁降级
- 写锁可降级为读锁，但读锁不能升级为写锁（可能导致死锁）。
public void upgradeLockExample() { rwLock.writeLock().lock(); try { // 写操作 rwLock.readLock().lock(); // 降级：先获取读锁 rwLock.writeLock().unlock(); // 再释放写锁 // 继续读操作 } finally { rwLock.readLock().unlock(); } }性能权衡
- 锁状态管理开销较大，需根据业务特点选择是否使用。
Java中的共享锁工具
ReentrantReadWriteLock
- 可重入的读写锁实现，支持公平/非公平模式。
StampedLock（JDK 8+）
- 支持乐观读锁，在读多写少场景下性能更优。
import java.util.concurrent.locks.StampedLock; public class StampedLockExample { private final StampedLock lock = new StampedLock(); private int data = 0; public int optimisticRead() { long stamp = lock.tryOptimisticRead(); // 获取乐观读戳记 int currentData = data; if (!lock.validate(stamp)) { // 检查期间是否有写操作 stamp = lock.readLock(); // 升级为悲观读锁 try { currentData = data; } finally { lock.unlockRead(stamp); } } return currentData; } }
总结
共享锁通过“读共享、写独占”的策略，在保证数据一致性的前提下提升了读操作的并发性能，尤其适合读多写少的场景。但需注意写饥饿问题和锁升级/降级的正确使用。在高并发系统中，合理使用共享锁可显著优化吞吐量，但需根据业务特点进行性能测试和调优。
