AQS之ReentrantReadWriteLock写锁

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

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，说明已经有其他线程获取了读锁或写锁

    if (c != 0) {

       // 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；

       // 如果写锁状态不为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是否超过最大次数（65535），支持可重入

        if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)

            throw new Error("Maximum lock count exceeded");

         //更新状态

         //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

        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表示是否阻塞

    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 {

// 写锁是否应该被阻塞

    final boolean writerShouldBlock() {

return hasQueuedPredecessors();

}

}

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：

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。
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。
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。
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。
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。
获取锁失败的话，将当前线程进行放入阻塞队列中。
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) {

    // 如果返回true 那么释放成功了

    if (tryRelease(arg)) {

        Node h = head;

        // 如果头部不为空，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;

    // 如果独占模式重入数为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

    // 不管独占模式是否被释放，更新独占重入数

    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();

}

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：

首先查看当前线程是否为写锁的持有者，如果不是抛出异常。然后检查释放后写锁的线程数是否为0，如果为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。
说明：此方法用于释放写锁资源，首先会判断该线程是否为独占线程，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。
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); // 65536

static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1; //65535

// 1111111111111111

static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1; // 65535

// 1111111111111111

如果此时同步状态位 c 那么获取写状态 c & EXCLUSIVE_MASK

如果此时同步状态位 c 那么获取读状态 c >>>16 无符号补0，右移16位

6.2 注意

以上便是ReentrantReadWriteLock中写锁的分析，下一篇文章将是Condition的分析，如有错误之处，帮忙指出及时更正,谢谢，如果喜欢谢谢点赞加收藏加转发（转发注明出处谢谢！！！）