读写锁(ReentrantReadWriteLock)

读写锁允许同一时刻被多个读线程访问,但是在写线程访问时,所有的读线程和其他的写线程都会被阻塞

特点:1,支持公平性 2,支持可重入 3写锁可以降级为读锁

关注的终点应该是读锁和写锁如何维护同步状态(volitaile state).

写锁的获取

写锁是独占式锁,即同一时刻只能有一个线程持有锁。具体实现也是继承AQS,重写模板方法。

1,如果有线程已经获取读锁或者当前线程不是要获取写锁的线程,则无法获取写锁。因为只能有一个线程获取写锁。

2,获取锁的线程已经饱和,则也无法获取锁

3,如果是相同的线程在已经持有写锁的情况下再次获取写锁,支持可重入,或者没有线程持有锁,则获取写锁成功。并设置当前持有写锁的线程为当前线程。

获取写锁的源码
底层实现

读写锁使用一个32位的int型state变量保存读写状态,其中读锁是可以被多个线程同时持有的,而写锁只能有一个线程持有,但是可以被一个线程多次持有。因此利用高16位表示读锁获取的次数,用低16位表示写锁获取的次数。

这里的逻辑运算是十分有意思的,值得去深入研究。

为了获取同步状态的低16位,EXCLUSIVE_MASK是将1左移16位,即得到了2的16次方,二进制就是第一位是1,其余后面16位均为0,前15位也为0,如下:

                  0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000

减1之后:  0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111

然后再减1就是将1后面的0变为1,将1变为0。eg如2的3次方为1000(8)-1=0111(7)。

写锁获取次数的方法execusive(int c)返回的是c&EXCLUSIVE_MISK。就相当于求c的低16位。

读锁获取次数的方法是sharedCount,直接是取高16位即可,所以直接将同步状态c右移6位。

写锁的释放:

这里为了支持重入性,当写锁获取次数为0时才算彻底释放。这里特别注意的是,记录写锁获取次数因为是用state的低16位表示,所以直接-releases即可。

读锁的获取

1,如果写锁被其他线程持有,则获取读锁失败。

2,否则:写锁被当前获取读锁的线程持有,则可以将写锁降级为读锁。更新同步状态。

读锁的获取

获取读锁时修改同步状态的核心代码如下:

源码

compareAndSetState(c, c +SHARED_UNIT))

源码

可以看到这里是将1左移16位,然后在+当前的c。读锁的获取次数使用state的高16位来记录,左移16位之后就做到了只给高16位+1.

读锁的释放:

读锁释放核心代码

可以看到是对高16位-1。这里考虑了支持重入性,只有同步状态更新为0之后才会彻底释放锁。

写锁如何降级为读锁。

锁降级是指把持住(当前拥有的)写锁,再获取到读锁,随后释放(先前拥有的)写锁的过程。

锁降级的必要性:

锁降级中读锁的获取是否必要呢?答案是必要的。主要是为了保证数据的可见性,如果当前线程不获取读锁而是直接释放写锁, 假设此刻另一个线程(记作线程T)获取了写锁并修改了数据,那么当前线程无法感知线程T的数据更新。如果当前线程获取读锁,即遵循锁降级的步骤,则线程T将会被阻塞,直到当前线程使用数据并释放读锁之后,线程T才能获取写锁进行数据更新。

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