ReentrantReadWriteLock 可重入 读写锁（未完 写烦了 不想写了）

Java多线程

带着疑问去阅读

1. ReentrantReadWriteLock 是如何实现读锁和写锁的？
2. ReentrantReadWriteLock 是如何实现锁降级的？

ReentrantReadWriteLock简介

synchronized和ReentrantLock都是排他锁，这些锁在同一时刻只运行一个线程进行访问，而读写锁在同一时刻可以运行多个读线程访问，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。读写锁维护了一对锁，一个读锁和一个写锁，通过分离读锁和写锁，使得并发现相比一般的排他锁有了很大的提升。

读写锁适合读多写少的场景。

ReentrantReadWriteLock的特性如下：

宏观看 ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，主要定义了获取读锁和写锁的方法，其内部主要有5个内部类，分别是Sync、NonfairSync、FairSync、ReadLock、WriteLock；Sync、NonfairSync、FairSync是继承自AQS，主要是负责锁状态的维护。ReadLock、WriteLock实现了Lock接口，主要定了获得锁和释放锁等基础操作，其最终的操作还是转换到Sync、NonfairSync、FairSync上。

ReentrantReadWriteLock 读写锁的实现分析

接下来分析ReentrantReadWriteLock的实现，主要包括：读写状态的设计、写锁的获取与释放、读锁的获取与释放以及锁降级。

读写状态的设计

我们知道，在AQS内部是以单个int类型的原子变量来表示锁状态的，AQS定义了4个抽象方法(tryAcquire(int)、tryRelease(int)、tryAcquireShared(int)、tryReleaseShared(int)，前面两个方法用于独占/排他模式，后面两个用于共享模式）留给子类实现，用于自定义同步器的行为以实现特定的功能。

对于ReentrantLock，它是可重入的独占锁。内部的Sync类实现了tryAcquire(int)、tryRelease(int)方法，并用状态的值来表示重入次数，加锁或重入锁时状态加1，释放锁时状态减1，状态值等于0表示锁空闲。

对于CountDownLatch，它是一个关卡，在条件满足前阻塞所有等待线程，条件满足后允许所有线程通过。内部类Sync把状态初始化为大于0的某个值，当状态大于0时所有wait线程阻塞，每调用一次countDown方法就把状态值减1，减为0时运行所有线程通过。利用了AQS的共享模式。

现在，我们知道读写锁同样依赖自定义同步器来实现同步功能，要用AQS来实现 ReentrantReadWriteLock。

一点思考问题：

• AQS只有一个状态，那么如何表示 多个读锁 与 单个写锁 呢？
• ReentrantLock 里，状态值表示重入计数，现在如何在AQS里表示每个读锁、写锁的重入次数呢？
  如何实现读锁、写锁的公平性呢？

一点提示：

• 一个状态值是没法既表示读锁，又表示写锁的，不够用啊，那就掰成两份用。通过“按位切割使用”的方式，将状态切成两个部分，高16位表示读状态，低16位表示写状态。由于写锁只有一个，所以写锁的重入计数就解决了，当然这样会导致写锁可重入的次数减小。
• 由于读锁可以同时有多个，肯定不能再用掰成两份用的方法来处理了，但我们有ThreadLocal，可以把线程重入读锁的次数作为值存在 ThreadLocal 里。

举个例子：
先来一张读写锁状态划分图：

当前同步状态表示一个线程已经获取了写锁，且重进入了两次，同时也连续获取了两次读锁。读写锁是如何迅速确定读和写各自的状态呢？答案是通过位运算。假设当前同步状态值为S，写状态等于S&0x0000FFFF（将高16位全部抹去），读状态等于S>>>16（无符号补0右移16位）。当写状态增加1时，等于S+1，当读状态增加1时，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。

源码分析：

 abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    // 共享长度
    static final int SHARED_SHIFT   = 16;
    // 由于读锁用高位部分，所以读锁个数加1，其实就是状态值加2^16
    static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT);
    // 写锁的可重入最大次数  读锁允许的最大数量
    static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
    //  写锁的掩码，用状态的低16位有效值
    static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
    // 读锁计数 当前持有读锁的线程数
    static int sharedCount(int c)    { return c >>> SHARED_SHIFT; }
    // 写锁的计数，也就是它的重入次数
    static int exclusiveCount(int c) { return c & EXCLUSIVE_MASK; }
}