【Java多线程】读写锁ReentrantReadWriteLock

1.读写锁介绍

锁（如Mutex和ReentrantLock）基本都是排他锁，在同一时刻只能同一个线程访问。而读写锁在同时可以允许多个读线程访问，但是在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。

读锁不支持条件变量。

2.ReentrantReadWriteLock 特性

只能降级，不能升级

3.ReentrantReadWriteLock API

ReadWriteLock接口仅定义了获取读锁和写锁的两个方法，即readLock()方法和writeLock()方法。
而其实现——ReentrantReadWriteLock，除了接口方法之外，还提供了一些便于外界监控其内部工作状态的方法，如图。

4.读写锁的实现分析

4.1 读写状态的设计

4.1.1

读写锁的自定义同步器需要在同步状态（一个整型变量）上维护多个读线程和一个写线程的状态。
读写锁将变量切割成两个部分，高16位表示读，低16位表示写

[上图表明一个线程已经获取了写锁，且重进入2次，同时也连续获取了2次读锁。]

4.1.2 通过位运算快速确定读写状态

假设当前同步状态为S，
求写状态：S&0000FFFF，这样相当于抹去高16位（任意数&0=0）；
求读状态：S>>>16（右移16位，无符号前面补0）。

写状态增加1：S+1；
读状态增加1：S+(1<<16)，也就是S+00010000。

根据状态的划分能得出一个推论：S不等于0时，当写状态（S&0x0000FFFF）等于0时，则读状态（S>>>16）大于0，即读锁已被获取。

4.2 写锁的获取与释放

如果读锁已被获取（读状态不为0）或者该线程不是已获得写锁的线程，当前线程进入等待状态；
如果当前线程已获得写锁，则增加写状态。

[ReentrantReadWriteLock的tryAcquire方法 代码]

4.3 读锁的获取与释放

在没有写线程访问（或写状态为0时），读锁总被成功获取，所做的只是（线程安全地，依靠CAS保证）增加读状态；
如果已有写锁被其他线程获取，进入等待状态。

[ReentrantReadWriteLock的tryAcquireShared方法 代码]

读锁的每次释放减少读状态（1<<16）

4.4 锁降级

锁降级：写锁降级为读锁。把持住当前拥有的写锁，再获取到读锁，随后释放先前拥有的写锁。

5.读写锁原理

读写锁使用的是同一个Sync同步器，因此等待队列、state等也是同一个。

5.1 加写锁

5.2 加读锁、写锁失败

5.3 写锁释放,唤醒连续读锁（直到遇见写锁）

这里唤醒t2,t3。t4要写锁，所以不唤醒。

5.4 读锁释放

释放读锁t2,t3,唤醒写锁t4。

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