Java并發(fā)包的locks包里的鎖基本上已經(jīng)介紹得差不多了，ReentrantLock重入鎖是個(gè)關(guān)鍵，在清楚的了解了同步器AQS的運(yùn)行機(jī)制后，實(shí)際上再分析這些鎖就會(huì)顯得容易得多，這章節(jié)主講另外一個(gè)重要的鎖——ReentrantReadWriteLock讀寫(xiě)鎖。

ReentrantLock是一個(gè)獨(dú)占鎖，也就是說(shuō)只能由一個(gè)線(xiàn)程獲取鎖，但如果場(chǎng)景是線(xiàn)程只做讀的操作呢？這樣ReentrantLock就不是很合適，讀的線(xiàn)程并不需要保證其線(xiàn)程的安全性，任何一個(gè)線(xiàn)程都能去獲取鎖，只有這樣才能盡可能地保證性能和效率。ReentrantReadWriteLock就是這樣的一個(gè)鎖，在其內(nèi)部分為讀鎖和寫(xiě)鎖，可以有N個(gè)讀操作線(xiàn)程獲取到寫(xiě)鎖，但是只能有1個(gè)寫(xiě)操作線(xiàn)程獲取到寫(xiě)鎖，那么可以預(yù)見(jiàn)的是寫(xiě)鎖是共享鎖（AQS中的共享模式），讀鎖是獨(dú)占鎖（AQS中的獨(dú)占模式）。首先來(lái)看讀寫(xiě)鎖的接口類(lèi):

public interface ReadWriteLock { 
  Lock readLock();  //獲取讀鎖
  Lock writeLock();  //獲取寫(xiě)鎖
 }

可以看到ReadWriteLock接口只定義了兩個(gè)方法，獲取讀鎖和獲取寫(xiě)鎖的方法。下面是ReadWriteLock的實(shí)現(xiàn)類(lèi)——ReentrantReadWriteLock。　　

和ReentrantLock類(lèi)似，ReentrantReadWriteLock在其內(nèi)部也是通過(guò)一個(gè)內(nèi)部類(lèi)Sync實(shí)現(xiàn)同步器AQS，同樣也是通過(guò)實(shí)現(xiàn)Sync實(shí)現(xiàn)公平鎖和非公平鎖，這一點(diǎn)的思路和ReentrantLock類(lèi)似。在ReadWriteLock接口中獲取的讀鎖和寫(xiě)鎖是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

//ReentrantReadWriteLock
private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;
private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;
final Sync sync;
public ReentrantReadWriteLock(){
 this(false); //默認(rèn)非公平鎖
}
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
 sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); //鎖類(lèi)型（公平/非公平）
 readerLock = new ReadLock(this); //構(gòu)造讀鎖
 writerLock = new WriteLock(this); //構(gòu)造寫(xiě)鎖
}
……
public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock0{return writerLock;}
public ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock0{return ReaderLock;}

//ReentrantReadWriteLock$ReadLock
public static class ReadLock implements Lock {
 protected ReadLock(ReentrantReadwritLock lock) {
  sync = lock.sync;  //最后還是通過(guò)Sync內(nèi)部類(lèi)實(shí)現(xiàn)鎖
　　}
 …… //它實(shí)現(xiàn)的是Lock接口，其余的實(shí)現(xiàn)可以和ReentrantLock作對(duì)比，獲取鎖、釋放鎖等等
}

//ReentrantReadWriteLock$WriteLock
public static class WriteLock implemnts Lock {
 protected WriteLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
  sync = lock.sync;
　　}
…… //它實(shí)現(xiàn)的是Lock接口，其余的實(shí)現(xiàn)可以和ReentrantLock作對(duì)比，獲取鎖、釋放鎖等等
}

上面是對(duì)ReentrantReadWriteLock做了一個(gè)大致的介紹，可以看到在其內(nèi)部有好幾個(gè)內(nèi)部類(lèi)，實(shí)際上讀寫(xiě)鎖內(nèi)有兩個(gè)鎖——ReadLock、WriteLock，這兩個(gè)鎖都是實(shí)現(xiàn)自Lock接口，可以和ReentrantLock對(duì)比，而這兩個(gè)鎖的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)則是通過(guò)Sync，也就是同步器AQS實(shí)現(xiàn)的，這也可以和ReentrantLock中的Sync對(duì)比。
　　回顧一下AQS，其內(nèi)部有兩個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——一個(gè)是同步隊(duì)列、一個(gè)則是同步狀態(tài)，這個(gè)同步狀態(tài)應(yīng)用到讀寫(xiě)鎖中也就是讀寫(xiě)狀態(tài)，但AQS中只有一個(gè)state整型來(lái)表示同步狀態(tài)，讀寫(xiě)鎖中則有讀、寫(xiě)兩個(gè)同步狀態(tài)需要記錄。所以，讀寫(xiě)鎖將AQS中的state整型做了一下處理，它是一個(gè)int型變量一共4個(gè)字節(jié)32位，那么可以讀寫(xiě)狀態(tài)就可以各占16位——高16位表示讀，低16位表示寫(xiě)。

現(xiàn)在有一個(gè)疑問(wèn)如果state的值位5，二進(jìn)制為(00000000000000000000000000000101)，如何快速確定讀和寫(xiě)各自的狀態(tài)呢？這就要用到位移運(yùn)算了。計(jì)算方式為：寫(xiě)狀態(tài)state & 0x0000FFFF，讀狀態(tài)state >>> 16。寫(xiě)狀態(tài)增加1等于state + 1，讀狀態(tài)增加1等于state + (1 << 16)。有關(guān)移位運(yùn)算可以參考《<<、>>、>>>移位操作》。

寫(xiě)鎖的獲取與釋放

根據(jù)我們之前的經(jīng)驗(yàn)可以得知：AQS已經(jīng)將獲取鎖的算法骨架搭好了，只需子類(lèi)實(shí)現(xiàn)tryAcquire（獨(dú)占鎖），故我們只需查看tryAcquire。

//ReentrantReadWriteLock$Sync
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
 Thread current = Thread.currentThread;
 int c = getState(); //獲取state狀態(tài)
 int w = exclusiveCount(c); //獲取寫(xiě)狀態(tài),即 state & 0x00001111
 if (c != 0) { //存在同步狀態(tài)（讀或?qū)懀飨乱徊脚袛?
  if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())  //寫(xiě)狀態(tài)為0，但同步狀態(tài)不為0表示有讀狀態(tài)，此時(shí)獲取鎖失敗，或者當(dāng)前已經(jīng)有其他寫(xiě)線(xiàn)程獲取了鎖此時(shí)也獲取鎖失敗
   return false;
  if (w + exclusiveCount(acquire) > MAX_COUNT) //鎖重入是否超過(guò)限制
   throw new Error(“Maxium lock count exceeded”)；
  setState(c + acquire); //記錄鎖狀態(tài)
  return true;
　　}
　　if (writerShouldBlock() || !compareAndSetState(c, c + acquires))
 　　return false;  //writerShouldBlock對(duì)于非公平鎖總是返回false，對(duì)于公平鎖則判斷同步隊(duì)列中是否有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
　　setExclusiveOwnerThread(current);
　　return true;
}

上面是寫(xiě)鎖的狀態(tài)獲取，不好理解的是writerShouldBlock方法，此方法上面有描述，非公平鎖直接返回false，而對(duì)于公平鎖則是調(diào)用hasQueuedPredecessors方法如下：

 //ReentrantReadWriteLock$FairSync
 final boolean writerShouldBlock() {
  return hasQueuedPredecessors();
 }

原因是為什么呢？這就要回到非公平鎖和公平鎖的區(qū)別上來(lái)了，簡(jiǎn)單回顧一下，詳情可參考《5.Lock接口及其實(shí)現(xiàn)ReentrantLock》。對(duì)于非公平鎖，每次線(xiàn)程獲取鎖時(shí)首先會(huì)強(qiáng)行進(jìn)行鎖獲取操作而不管同步隊(duì)列中是否有線(xiàn)程，當(dāng)獲取不到時(shí)才會(huì)將線(xiàn)程構(gòu)造至隊(duì)尾；對(duì)于公平鎖來(lái)講，只要同步隊(duì)列中存在線(xiàn)程，就不會(huì)去獲取鎖，而是將線(xiàn)程構(gòu)造添加至隊(duì)尾。所以重新回到寫(xiě)狀態(tài)的獲取上，tryAcquire方法里，前面發(fā)現(xiàn)沒(méi)有線(xiàn)程持有鎖，但是此時(shí)會(huì)根據(jù)鎖的不同做相應(yīng)操作，對(duì)于非公平鎖——搶鎖，對(duì)公平鎖——同步隊(duì)列中有線(xiàn)程，不搶鎖，添加至隊(duì)尾排隊(duì)。

寫(xiě)鎖的釋放與ReentrantLock的釋放過(guò)程基本類(lèi)似，畢竟都是獨(dú)占鎖，每次釋放減少寫(xiě)的狀態(tài)，直到減小到0就表示寫(xiě)鎖已經(jīng)完全釋放。

讀鎖的獲取與釋放

同理，根據(jù)我們之前的經(jīng)驗(yàn)可以得知：AQS已經(jīng)將獲取鎖的算法骨架搭好了，只需子類(lèi)實(shí)現(xiàn)tryAcquireShared（共享鎖），故我們只需查看tryAcquireShared。我們知道對(duì)于共享模式下的鎖，它能夠被多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)獲取，現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，T1線(xiàn)程獲取了鎖，同步狀態(tài)state=1，此時(shí)T2也獲取了鎖，state=2，接著T1線(xiàn)程重入state=3，也就是說(shuō)讀狀態(tài)是所有線(xiàn)程讀鎖次數(shù)的總和，而每個(gè)線(xiàn)程各自獲取讀鎖的次數(shù)只能選擇保存在ThreadLock中，由線(xiàn)程自身維護(hù)，所以在這個(gè)地方要做一些復(fù)雜處理，源碼有點(diǎn)長(zhǎng)，但復(fù)雜就在于每個(gè)線(xiàn)程保存自身獲取讀鎖的次數(shù)，具體參照源碼的tryAcquireShared，仔細(xì)閱讀并結(jié)合上面對(duì)寫(xiě)鎖獲取的分析不難讀懂。

讀鎖的釋放值得注意的地方在于自身維護(hù)的獲取鎖的次數(shù)，以及通過(guò)移位操作減少狀態(tài)state – (1 << 16)。

以上這篇ReadWriteLock接口及其實(shí)現(xiàn)ReentrantReadWriteLock方法就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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