【＜ J.U.C＞】

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【< J.U.C>】
- [1] AQS
- [2] ReentrantLock
- [3] ReentrantReadWriteLock
- [4] StampedLock
- [5] Semaphore
- [6] threadlocal
- [7] CountDownLatch
- [8] CyclicBarrier？
- [9] Atmoic
- [10] FutureTask
- [11] ForkJoin

【< J.U.C>】

[1] AQS

见专题

[2] ReentrantLock

见专题

[3] ReentrantReadWriteLock

https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/9140541.html

现实中有这样一种场景：**对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那么频繁。**在没有写操作的时候，多个线程同时读一个资源没有任何问题，所以应该允许多个线程同时读取共享资源；但是如果一个线程想去写这些共享资源，就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作了。

针对这种场景，JAVA的并发包提供了读写锁ReentrantReadWriteLock，它表示两个锁（ReadLock和WriteLock），一个是读操作相关的锁，称为共享锁；一个是写相关的锁，称为排他锁，描述如下：

线程进入读锁（共享）的前提条件：

没有其他线程的写锁，

没有写请求或者有写请求，但调用线程和持有锁的线程是同一个。

线程进入写锁（互斥）的前提条件：

没有其他线程的读锁

没有其他线程的写锁

而读写锁有以下六个重要的特性：

（1）公平选择性：支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平。

（2）重进入：读锁和写锁都支持线程重进入。

（3）锁降级：遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁

（4）不支持锁升级：为了保证内存可见性

（5）不支持conditon函数

（6）读写锁允许多个读线程访问，但是写线程时，不允许其他线程。

1. 读写状态的设计

如何用一个state值来表示读写两种状态呢？

同步状态在重入锁的实现中是表示被同一个线程重复获取的次数，即一个整型变量来维护，但是之前的那个表示仅仅表示是否锁定，而不用区分是读锁还是写锁。而读写锁需要在同步状态（一个整形变量）上维护多个读线程和一个写线程的状态。

读写锁对于同步状态的实现是在一个整形变量上通过“按位切割使用”：将变量切割成两部分，高16位表示读，低16位表示写。

假设当前同步状态值为S，get和set的操作如下：

（1）获取写状态：

S&0x0000FFFF:将高16位全部抹去

（2）获取读状态：

S>>>16:无符号补0，右移16位

（3）写状态加1：

S+1

（4）读状态加1：

S+（1<<16）即S + 0x00010000

在代码层的判断中，如果S不等于0，当写状态（S&0x0000FFFF），而读状态（S>>>16）大于0，则表示该读写锁的读锁已被获取。

4、写锁的获取与释放

看下WriteLock类中的lock和unlock方法：

public void lock() {sync.acquire(1);
}public void unlock() {sync.release(1);
}

可以看到就是调用的独占式同步状态的获取与释放，因此真实的实现就是Sync的 tryAcquire和 tryRelease。

写锁的获取，看下tryAcquire：

 1 protected final boolean tryAcquire(int acquires) {2     //当前线程3     Thread current = Thread.currentThread();4     //获取状态5     int c = getState();6     //写线程数量（即获取独占锁的重入数）7     int w = exclusiveCount(c);8     9     //当前同步状态state != 0，说明已经有其他线程获取了读锁或写锁
10     if (c != 0) {
11         // 当前state不为0，此时：如果写锁状态为0说明读锁此时被占用返回false；
12         // 如果写锁状态不为0且写锁没有被当前线程持有返回false
13         if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
14             return false;
15
16         //判断同一线程获取写锁是否超过最大次数（65535），支持可重入
17         if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)
18             throw new Error("Maximum lock count exceeded");
19         //更新状态
20         //此时当前线程已持有写锁，现在是重入，所以只需要修改锁的数量即可。
21         setState(c + acquires);
22         return true;
23     }
24
25     //到这里说明此时c=0,读锁和写锁都没有被获取
26     //writerShouldBlock表示是否阻塞
27     if (writerShouldBlock() ||
28         !compareAndSetState(c, c + acquires))
29         return false;
30
31     //设置锁为当前线程所有
32     setExclusiveOwnerThread(current);
33     return true;
34 }

其中exclusiveCount方法表示占有写锁的线程数量，源码如下：

static int exclusiveCount(int c) { return c & EXCLUSIVE_MASK; }

说明：直接将状态state和（2^16 - 1）做与运算，其等效于将state模上2^16。写锁数量由state的低十六位表示。

从源代码可以看出，获取写锁的步骤如下：

（1）首先获取c、w。c表示当前锁状态；w表示写线程数量。然后判断同步状态state是否为0。如果state!=0，说明已经有其他线程获取了读锁或写锁，执行(2)；否则执行(5)。

（2）如果锁状态不为零（c != 0），而写锁的状态为0（w = 0），说明读锁此时被其他线程占用，所以当前线程不能获取写锁，自然返回false。或者锁状态不为零，而写锁的状态也不为0，但是获取写锁的线程不是当前线程，则当前线程也不能获取写锁。

（3）判断当前线程获取写锁是否超过最大次数，若超过，抛异常，反之更新同步状态（此时当前线程已获取写锁，更新是线程安全的），返回true。

（4）如果state为0，此时读锁或写锁都没有被获取，判断是否需要阻塞（公平和非公平方式实现不同），在非公平策略下总是不会被阻塞，在公平策略下会进行判断（判断同步队列中是否有等待时间更长的线程，若存在，则需要被阻塞，否则，无需阻塞），如果不需要阻塞，则CAS更新同步状态，若CAS成功则返回true，失败则说明锁被别的线程抢去了，返回false。如果需要阻塞则也返回false。

（5）成功获取写锁后，将当前线程设置为占有写锁的线程，返回true。

方法流程图如下：

写锁的释放，tryRelease方法：

[](javascript:void(0)

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