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我正在寻找一种高效的系统，该系统具有一系列分层组织的读/写锁，以管理对分层组织资源的访问。如果一个子树被锁写，那么在整个子树被释放之前，应该无法获得其他锁；类似地，子树中的写锁应该防止锁定父树。

以下是我正在考虑的想法：

  • 使用Apache Commons 事务。不幸的是，该项目自 2008 年 3 月以来一直没有更新，并已被非正式终止。一些 API 文档似乎表明即将发布的版本（1.3 或 2.0）将包含某种分层锁定，但源代码无处可寻，似乎我们无法再访问他们的 SVN 存储库。

  • 使用一系列ReentrantReadWriteLocks，我将对其进行分层组织。我不是并发专家，我有点害怕自己做。初步的想法似乎表明，即使在我可以尝试锁定子树之前，我也必须在管理ReentrantReadWriteLocks 本身的整个结构上使用外部锁——所以即使要释放锁，我也必须使用外部锁…</p>

  • 使用类 fromjava.util.concurrent和java.util.concurrent.atomic以比使用一系列ReentrantReadWriteLocks 更有效的方式实现我的分层锁。

我已经准备好走最后一条路了，但我很惊讶没有找到任何可以更好地解决这个问题的现有库。所以：

  • 我错过了一些明显的解决方案吗？
  • 还是这个问题特别难以正确解决？
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我不知道我是否理解您的问题，正如您所说，当您锁定子树进行写入时，整个结构都被锁定。因此，简单的解决方案是为整个结构设置一个 RW 锁。

顺便说一句，java.util.concurrent.atomic对你的帮助不只是一棵 RW 锁。

如果您希望能够独立锁定兄弟姐妹，则可以使用第二种解决方案（一个锁树，其中每个节点都有对其父节点的引用）。

锁定节点将使用其写锁锁定它并使用读锁锁定每个父节点。当孩子被锁定时，父母不能被锁定，因为您无法获得它的写锁，因为锁定孩子已经获得了读锁。仅当没有其他线程对任何父线程进行写锁定时，才允许锁定子线程。

上述锁是排他锁。 （读写锁的另一个名称是共享排他锁）

要添加共享锁，每个节点还需要一个原子整数，指示：如果为正，则间接写锁定子的数量；如果它是负数，则节点已被读锁定。此外，节点及其父节点将被读锁定，以避免在父节点上获得新的写锁。

伪代码：

Node {
    // fields
    parent: Node
    lock: RWLock
    count: AtomicInteger
}

public boolean trylocktree(node: Node, exclusive: boolean) {
    if (exclusive) {
        return trylocktree_ex(node, true);
    } else {
        return trylocktree_sh(node);
    }
}
private boolean switch_count(i: AtomicInteger, diff: int) {
    // adds diff to i if the sign of i is the same as the sign of diff
    while (true) {
        int v = i.get();
        if (diff > 0 ? v < 0 : v > 0)
            return false;
        if (i.compareAndSet(v, v + diff))
            return true;
    }
}
private boolean trylocktree_ex(node: Node, writing: boolean) {
    // check if a node is read-locked
    if (!switch_count(node.count, 1))
        return false;
    // lock using the lock type passed as an arg
    if (!node.lock(writing).trylock()) {
        node.count--;
        return false;
    }
    // read-lock every parent
    if (!trylocktree_ex(node.parent, false)) {
        node.count--
        node.lock(writing).unlock();
        return false;
    }
    return true;
}
private boolean trylocktree_sh(node: Node) {
    // mark as shared-locked subtree
    if (!switch_count(node.count, -1))
        return false;
    // get shared-lock on parents
    if (!readlock_recursively(node)) {
        node.count++;
        return false;
    }
    return true;
}
private boolean readlock_recursively(node: Node) {
    if (!node.lock(false).trylock())
        return false;
    if (!readlock_recursively(node.parent)) {
        node.lock(false).unlock();
        return false;
    }
    return true;
}

如果无法获得任何锁，则解锁已锁定的内容并稍后重试（您可以使用全局条件变量、超时等来实现此目的）。

编辑：添加代码以读锁定/写锁定树

于 2011-05-27T16:03:58.273 回答
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我将寻求您自己的解决方案，并以 Apache Apache Commons Transaction Algorithm给出的算法为起点。您可以使用 ReentrantReadWriteLock，尽管通常这种锁更适合一个生产者多读者案例的模式，这可能不是您想要的。看起来你的锁更像是一个普通的可重入互斥锁。

于 2011-05-27T16:42:15.913 回答