Android读写锁的应用，以及最佳的磁盘缓存设计
前言
相信磁盘缓存在绝大部分的app上都有应用，相对于数据库缓存来说，可以不要注重于缓存的管理，比较开放和随意。
再加上jakewharton早年间发布的disklrucache框架，让我们使用磁盘缓存更加简单，效率上和数据库缓存也拉进了一步，以后有时间我在加上disklrucache的缓存解读。
但是在多线程的环境下，对同一份数据进行读写，会涉及到线程安全的问题。比如在一个线程读取数据的时候，另外一个线程在写数据，而导致前后数据的不一致性；一个线程在写数据的时候，另一个线程也在写，同样也会导致线程前后看到的数据的不一致性。更严重的是一个线程在写的时候，另一个线程在读。这里的数据不一致是对于文件来说的，当文件里的数据存储的json时，残缺的数据或者不完整的数据无法生成对象，判断没有写好甚至是报错闪退。
常见解决方案
使用Synchronized同步锁保护线程安全，但是Synchronized存在明显的一个性能问题就是读与读之间互斥，也就是说两个线程的读操作是顺序执行的 下面给大家看下代码方便理解
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
read(Thread.currentThread());
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
read(Thread.currentThread());
}
}).start();
}
public synchronized static void read(Thread thread){
System.out.println("开始运行时间:"+System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("结束运行时间:"+System.currentTimeMillis());
}
我们来看一下运行结果,结论两个两个线程的读操作是顺序执行的，如果读的次数多这个太影响性能了
image
思考
最佳的方案通俗的来讲应该是，可以很多人同时读，但不能同时写，有人在写的时候不能同时读也不能同时写，官方说法是读和读互不影响，读和写互斥，写和写互斥，好了接下来就是介绍今天的主角ReadWriteLock 读写锁
ReadWriteLock介绍
1.1 ReadWriteLock的位置
ReadWriteLock是Java自带的 所处位置 java.util.concurrent.locks，属于java并发方案中的一种
1.2 ReadWriteLock是一个接口，主要有两个方法，如下
public interface ReadWriteLock {
/**
* Returns the lock used for reading.
*
* @return the lock used for reading
*/
Lock readLock();
/**
* Returns the lock used for writing.
*
* @return the lock used for writing
*/
Lock writeLock();
}
既然只是接口，那我们真正要用的是实现了该接口的类 ReentrantReadWriteLock 可重入读写锁
1.3可重人
可重入锁，就是说一个线程在获取某个锁后，还可以继续获取该锁，即允许一个线程多次获取同一个锁。通俗的来讲就是支持在同一个线程里面对多个文件进行读写操作，都可以获取同一个锁，但是获取多少锁就要回收多少锁，下面给个例子方便理解
public static void main(String[] args) {
final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
lock.writeLock().lock();
lock.writeLock().lock();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.writeLock().lock();
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程运行");
lock.writeLock().unlock();
}
}).start();
System.out.println("主线程运行");
lock.writeLock().unlock();
// lock.writeLock().unlock(); 获取两次锁，只释放一次锁
}
运行结果
image
注意：因为主线程2次获取了锁，但是却只释放1次锁，造成死锁，导致新线程永远也不能获取锁。一个线程获取多少次锁，就必须释放多少次锁
1.4 获取锁顺序
-
非公平模式（默认）
当以非公平初始化时，读锁和写锁的获取的顺序是不确定的。非公平锁主张竞争获取，可能会延缓一个或多个读或写线程，但是会比公平锁有更高的吞吐量。
-
公平模式
当以公平模式初始化时，线程将会以队列的顺序获取锁。当当前线程释放锁后，等待时间最长的写锁线程就会被分配写锁；或者有一组读线程组等待时间比写线程长，那么这组读线程组将会被分配读锁。
-
源码如下
public ReentrantReadWriteLock() {
this(false);
}
/**
* Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with
* the given fairness policy.
*
* @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
*/
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
readerLock = new ReadLock(this);
writerLock = new WriteLock(this);
}
1.5 锁升级和锁降级
- 锁降级：从写锁变成读锁;
- 锁升级：从读锁变成写锁。
- ReentrantReadWriteLock 只支持锁降级
- 建议尽量不要使用锁降级操作，获取什么锁就回收什么锁，同一线程尽量不要使用两种锁，最为安全，除非有特殊操作则需注意
2 磁盘缓存最佳设计
提供抽象类BaseCache的源码，具体实现大家可以通过自己的实际情况去拓展
public abstract class BaseCache {
private final ReadWriteLock mLock = new ReentrantReadWriteLock();
/**
* 读取缓存
*
* @param key 缓存key
* @param existTime 缓存时间
*/
final <T> T load(Type type, String key, long existTime) {
//1.先检查key
Utils.checkNotNull(key, "key == null");
//2.判断key是否存在,key不存在去读缓存没意义
if (!containsKey(key)) {
return null;
}
//3.判断是否过期，过期自动清理
if (isExpiry(key, existTime)) {
remove(key);
return null;
}
//4.开始真正的读取缓存
mLock.readLock().lock();
try {
// 读取缓存
return doLoad(type, key);
} finally {
mLock.readLock().unlock();
}
}
/**
* 保存缓存
*
* @param key 缓存key
* @param value 缓存内容
* @return
*/
final <T> boolean save(String key, T value) {
//1.先检查key
Utils.checkNotNull(key, "key == null");
//2.如果要保存的值为空,则删除
if (value == null) {
return remove(key);
}
//3.写入缓存
boolean status = false;
mLock.writeLock().lock();
try {
status = doSave(key, value);
} finally {
mLock.writeLock().unlock();
}
return status;
}
/**
* 删除缓存
*/
final boolean remove(String key) {
mLock.writeLock().lock();
try {
return doRemove(key);
} finally {
mLock.writeLock().unlock();
}
}
/**
* 获取缓存大小
* @return
*/
long size() {
return getSize();
}
/**
* 清空缓存
*/
final boolean clear() {
mLock.writeLock().lock();
try {
return doClear();
} finally {
mLock.writeLock().unlock();
}
}
/**
* 是否包含 加final 是让子类不能被重写，只能使用doContainsKey
* 这里加了锁处理，操作安全。<br>
*
* @param key 缓存key
* @return 是否有缓存
*/
public final boolean containsKey(String key) {
mLock.readLock().lock();
try {
return doContainsKey(key);
} finally {
mLock.readLock().unlock();
}
}
/**
* 是否包含 采用protected修饰符 被子类修改
*/
protected abstract boolean doContainsKey(String key);
/**
* 是否过期
*/
protected abstract boolean isExpiry(String key, long existTime);
/**
* 读取缓存
*/
protected abstract <T> T doLoad(Type type, String key);
/**
* 保存
*/
protected abstract <T> boolean doSave(String key, T value);
/**
* 删除缓存
*/
protected abstract boolean doRemove(String key);
/**
* 清空缓存
*/
protected abstract boolean doClear();
/**
* 获取缓存大小
*
* @return
*/
protected abstract long getSize();
}
