ReentrantReadWriteLock读写锁_reentrantreadwritelock 锁降级

用途：

  用于读多写少的场景。

特点：

•    有一个线程获取到了写锁，则在锁释放前除当前线程外，其他线程都不能获取到读锁或写锁。但当前线程可获取读锁(降级)和写锁(重入)。
•   有一个线程获取到了读锁，则在锁释放前所有线程只能获取到读锁(当前线程可再次重入读锁)，不能获取到写锁(即不支持锁升级)。
•  读锁不支持条件变量，使用则抛异常。

读写锁的使用

private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
private Lock r = readWriteLock.readLock();
private Lock w = readWriteLock.writeLock();  // 读操作上读锁
 
public Data get(String key) {
    r.lock();
    try {
        // TODO 业务逻辑
    } finally {
        r.unlock();
    }
}
 
// 写操作上写锁
public Data put(String key, Data value) {
    w.lock();
    try {
        // TODO 业务逻辑
    } finally {
        w.unlock();
    }
}

锁降级

锁降级中读锁的获取是否必要呢？答案是必要的。主要是为了保证数据的可见性 ，如果当前线程不获取读锁而是直接释放写锁，假设此刻另一个线程（记作线程T）获取了写锁并修改了数据，那么当前线程无法感知线程T的数据更新。如果当前线程获取读锁，即遵循锁降级的步骤，则线程T将会被阻塞，直到当前线程使用数据并释放读锁之后，线程T才能获取写锁进行数据更新。

RentrantReadWriteLock不支持锁升级 （把持读锁、获取写锁，最后释放读锁的过程）。目的也是保证数据可见性，如果读锁已被多个线程获取，其中任意线程成功获取了写锁并更新了数据，则其更新对其他获取到读锁的线程是不可见的。

读写状态的设计

设计的精髓：用一个变量如何维护多种状态

在 ReentrantLock 中，使用 Sync ( 实际是 AQS )的 int 类型的 state 来表示同步状态，表示锁被一个线程重复获取的次数。但是， 读写锁 ReentrantReadWriteLock 内部维护着一对读写锁，如果要用一个变量维护多种状态，需要采用“按位切割使用”的方式来维护这个变量，将其切分为两部分：高16为表示读，低16为表示写。

分割之后，读写锁是如何迅速确定读锁和写锁的状态呢？通过位运算。假如当前同步状态为S，

那么：

• 写状态，等于 S & 0x0000FFFF（将高 16 位全部抹去）。 当写状态加1，等于S+1.
• 读状态，等于 S >>> 16 (无符号补 0 右移 16 位)。当读状态加1，等于S+（1<<16）,也就是S+0x00010000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。

HoldCounter 计数器

      读锁的内在机制其实就是一个共享锁 。一次共享锁的操作就相当于对HoldCounter 计数器的操作。 获取共享锁，则该计数器 + 1，释放共享锁，该计数器 - 1。 只有当线程获取共享锁后才能对共享锁进行释放、重入操作。

     通过 ThreadLocalHoldCounter 类，HoldCounter 与线程进行绑定。HoldCounter 是绑定线程的一个计数器，而 ThreadLocalHoldCounter 则是线程绑定的ThreadLocal。 HoldCounter是用来记录读锁重入数的对象ThreadLocalHoldCounter是ThreadLocal变量，用来存放不是第一个获取读锁的线程的其他线程的读锁重入数对象

写锁的获取

写锁是一个支持重进入的排它锁。 如果当前线程已经获取了写锁，则增加写状态。如果当前线程在获取写锁时，读锁已经被获取（读状态不为0）或者该线程不是已经获取写锁的线程，则当前线程进入等待状态。写锁的获取是通过重写AQS中的tryAcquire方法实现的。

通过源码我们可以知道：

• 读写互斥
• 写写互斥
• 写锁支持同一个线程重入
• writerShouldBlock写锁是否阻塞实现取决公平与非公平的策略（FairSync和 NonfairSync）

写锁的释放

写锁释放通过重写AQS的tryRelease方法实现

读锁的获取

  实现共享式同步组件的同步语义需要通过重写AQS的tryAcquireShared方法和tryReleaseShared方法。

• 读锁共享，读读不互斥
• 读锁可重入，每个获取读锁的线程都会记录对应的重入数
• 读写互斥，锁降级场景除外
• 支持锁降级，持有写锁的线程，可以获取读锁，但是后续要记得把读锁和写锁读释放
• readerShouldBlock读锁是否阻塞实现取决公平与非公平的策略FairSync和NonfairSync）

读锁的释放

获取到读锁，执行完临界区后，要记得释放读锁（如果重入多次要释放对应的次数），不然会

阻塞其他线程的写操作。读锁释放的实现主要通过方法tryReleaseShared。