JUC源码解析-ReentrantReadWriteLock

本文主要是介绍JUC源码解析-ReentrantReadWriteLock，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

ReentrantLock是独占锁，只允许一个线程执行；CountDownLatch，Semaphore等是共享锁；它们分别利用了AQS的独占与共享功能；那么如果在读操作远多于写操作的情况下该如何选择？读写锁，之前的文章中介绍了如何自己实现一个读写锁，还实现了重入功能，读读，写写，读写，写读四种重入。现在来看看JUC包下的ReentrantReadWriteLock的实现。
先来大致了解下ReentrantReadWriteLock：

读锁是个共享锁，写锁是个独占锁。读锁同时被多个线程获取，写锁只能被一个线程获取。读锁与写锁不能同时存在。
一个线程可以多次重复获取读锁和写锁
锁降级：获取写锁的线程又获取了读锁，之后释放写锁，就变成了一个读锁，这就是锁降级。
锁升级：不支持升级。获取读锁的线程去获取写锁的话会造成死锁。
重入数：AQS是state，前16位表示读锁的数量，后16位表示写锁的数量
公平与非公平两种模式

AQS维护了一个int值，表示同步状态；对于ReentrantLock，state会在0与1之间变化，1表示已被占有后续线程入队列等待，0表示free。对于CountDownLatch，会先将state赋予个大于0的值，在该值变为0后唤醒等待队列中的线程。那么如何用它来即表示读锁又表示写锁呢？读锁我们是允许多个线程同步运行的，我们还允许重入，那么拿什么来记录每个线程读锁的重入数？

针对上面两个问题，对于同步状态status，高16位表示所有线程持有的读锁总数，低16位为一个线程的写锁总数，包括重入。

    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {private static final long serialVersionUID = 6317671515068378041L;static final int SHARED_SHIFT   = 16;static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT);static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;static int sharedCount(int c)    { return c >>> SHARED_SHIFT; }static int exclusiveCount(int c) { return c & EXCLUSIVE_MASK; }

采用ThreadLocal来记录每个线程锁持有的读锁数目。

        static final class HoldCounter {int count = 0; // 该线程所持有的读锁数量// Use id, not reference, to avoid garbage retentionfinal long tid = getThreadId(Thread.currentThread());}static final class ThreadLocalHoldCounterextends ThreadLocal<HoldCounter> {public HoldCounter initialValue() {return new HoldCounter();}}private transient ThreadLocalHoldCounter readHolds;private transient HoldCounter cachedHoldCounter;private transient Thread firstReader = null;private transient int firstReaderHoldCount;

HoldCounter 静态内部类用来记录一个线程的读锁重入数，以及id；
ThreadLocalHoldCounter继承了ThreadLocal，实现了initialValue方法，作用是在没有set前调用get的话initialValue会被调用，HoldCounter对象会被存储到Entry里，并返回它。变量名为readHolds。因为读锁是共享的，我们利用同步状态的高16位来记录总数，用threadlocal来记录每个线程所持有的读锁数目。对于写锁来说它是独占锁，低16位代表的就是当前线程持有的写锁数目。
cachedHoldCounter：它是一种优化的手段，为了避免频繁的调用ThreadLocalHoldCounter的读取，更改操作，于是缓存最新一个成功获取锁的线程的HoldCounter，意思是当一个线程需要记录值的时候会先检查自己是否是cachedHoldCounter中缓存的那个线程，是的话就不用再从readHolds中获取了，减少对ThreadLocal的操作。
firstReader 与firstReaderHoldCount：代表首个获取读锁的线程与其所持有的读锁数，该读锁数不会存储进readHolds，这是种优化，例如获取读锁执行的线程执行然后释放下一个再获取执行释放，这样一个接一个的情况。

同ReentrantLock一样内部实现了非公平与公平两种同步器：NonfairSync &FairSync ，继承自同一同步器Sync。

    static final class NonfairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = -8159625535654395037L;final boolean writerShouldBlock() {return false; // writers can always barge}final boolean readerShouldBlock() {return apparentlyFirstQueuedIsExclusive();}}static final class FairSync extends Sync {private static final long serialVersionUID = -2274990926593161451L;final boolean writerShouldBlock() {return hasQueuedPredecessors();}final boolean readerShouldBlock() {return hasQueuedPredecessors();}}

只定义了writerShouldBlock & readerShouldBlock两种方法，它们作用在获取锁的过程中，决定当前线程是否该阻塞。