AQS之ReentrantReadWriteLock写锁分析

1. 用法

1.1 定义一个安全的list集合

public class LockDemo  {ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();//定义一个集合// 定义读锁ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = new    ReentrantReadWriteLock(true).readLock();// 定义写锁ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = new ReentrantReadWriteLock(true).writeLock();public void addEle(Integer ele) {writeLock.lock(); // 获取写锁arrayList.add(ele);writeLock.unlock(); // 释放写锁}public Integer getEle(Integer index) {try{readLock.lock(); // 获取读锁Integer res = arrayList.get(index);return res;} finally{readLock.unlock();// 释放读锁}}}

1.2 Sync 源码中的属性与方法在上一篇文章中已经讲过了

2. 获取写锁源码分析

ReentrantReadWriteLock中的lock方法

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

AbstractQueuedSynchronizer中的acquire方法

public final void acquire(int arg) {    // 获取锁失败则进入阻塞队列if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))selfInterrupt();}

acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))****，中的acquireQueued方法和addWaiter方法在前面的文章中都已经进行了详细的解释说明。

ReentrantReadWriteLock中的tryAcquire方法

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {    // 获取当前线程    Thread current = Thread.currentThread();    //  获取状态    int c = getState();    // 计算写线程数量就是独占锁的可从入数量    int w = exclusiveCount(c);    // 当前同步状态state != 0，说明已经有其余线程获取了读锁或者写锁    if (c != 0) {       // 当前state不为0，此时：假如写锁状态为0说明读锁此时被占用返回false；       // 假如写锁状态不为0且写锁没有被当前线程持有返回false        if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())            return false;       // 判断同一线程获取写锁能否超过最大次数（65535），支持可重入             if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)            throw new Error("Maximum lock count exceeded");         //升级状态         //此时当前线程已持有写锁，现在是重入，所以只要要修改锁的数量就可        setState(c + acquires);        return true;    }      //到这里说明此时c=0,读锁和写锁都没有被获取      //writerShouldBlock表示能否阻塞    if (writerShouldBlock() ||        !compareAndSetState(c, c + acquires))        return false;        // 设置锁为当前线程所有    setExclusiveOwnerThread(current);    return true;}static final class FairSync extends Sync {// 写锁能否应该被阻塞    final boolean writerShouldBlock() {return hasQueuedPredecessors();}}

3. 获取写锁流程图

3.1 流程图获取写锁过程

3.2 流程图获取写锁过程解析

写锁的获取过程如下：

1. 首先获取c、w。c表示当前锁状态；w表示写线程数量。而后判断同步状态state能否为0。假如state!=0，说明已经有其余线程获取了读锁或者写锁。
2. 假如锁状态不为零（c != 0），而写锁的状态为0（w = 0），说明读锁此时被其余线程占用，所以当前线程不能获取写锁，自然返回false。或者者锁状态不为零，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能否超过最大次数，若超过，抛异常，反之升级同步状态（此时当前线程已获取写锁，升级是线程安全的），返回true。
4. 假如state为0，此时读锁或者写锁都没有被获取，判断能否需要阻塞（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（判断同步队列中能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），假如不需要阻塞，则CAS升级同步状态，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。假如需要阻塞则也返回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。
6. 获取锁失败的话，将当前线程进行放入阻塞队列中。

4. 释放写锁源码分析

ReentrantReadWriteLock中的unlock方法

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

AbstractQueuedSynchronizer中的release方法

public final boolean release(int arg) {    // 假如返回true 那么释放成功了    if (tryRelease(arg)) {        Node h = head;        // 假如头部不为空，并且头节点的waitStatus是唤醒状态那么唤醒后继线程        if (h != null && h.waitStatus != 0)         // 唤醒后继线程            unparkSuccessor(h);        return true;    }    return false;}

ReentrantReadWriteLock中tryRelease方法

protected final boolean tryRelease(int releases) {// 若锁的持有者不是当前线程，抛出异常    if (!isHeldExclusively())     // 非法的监控器异常        throw new IllegalMonitorStateException();        // 计算写锁的新线程数    int nextc = getState() - releases;    // 假如独占模式重入数为0了，说明独占模式被释放    boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0;    if (free)     // 设置独占线程为空        setExclusiveOwnerThread(null);    // 设置写锁的新线程数    // 不论独占模式能否被释放，升级独占重入数    setState(nextc);    return free;}protected final boolean isHeldExclusively() {    // 若当前线程是当前锁的持有线程那么返回true    return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();}

5. 释放写锁流程图

5.1 流程图释放过程

5.2 流程图释放过程解析

写锁的释放过程：

1. 首先查看当前线程能否为写锁的持有者，假如不是抛出异常。而后检查释放后写锁的线程数能否为0，假如为0则表示写锁空闲了，释放锁资源将锁的持有线程设置为null，否则释放仅仅只是一次重入锁而已，并不能将写锁的线程清空。
2. 说明：此方法用于释放写锁资源，首先会判断该线程能否为独占线程，若不为独占线程，则抛出异常，否则，计算释放资源后的写锁的数量，若为0，表示成功释放，资源不将被占用，否则，表示资源还被占用。

6. 总结

6.1 state 解析

private volatile int state;

int 类型占有 4个字节一个字节8位,所以 state 一个 32 位,高 16 位 代表读锁 低 16 位代表 写锁。

// 0x0000FFFF 16 进制// 1111111111111111 2 进制// 65535 10 进制static final int SHARED_SHIFT   = 16;static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT); // 65536static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1; //65535  // 1111111111111111static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1; // 65535 // 1111111111111111

假如此时同步状态位 c 那么获取写状态 c & EXCLUSIVE_MASK
假如此时同步状态位 c 那么获取读状态 c >>>16 无符号补0，右移16位

作者：雪中孤狼

链接：https://www.cnblogs.com/xyzmy/p/14314078.html