ReentrantReadWriteLock源码分析

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使用场景

读写锁主要的特点是申请了写锁后所有的读锁申请全部阻塞,如果读锁申请成功后,写锁会被阻塞,但读锁能成功申请,这样能保证读请求的并发度,而由于写请求少,故因为锁导致的等待将会非常少。

读写锁的逻辑:

读锁:
加锁:每次加锁判断队列中是否有独占锁,如果有,那么需要阻塞,然后判断读模式是否需要阻塞,如果是公平的就是判断队列中是否有元素,如果是不公平的就是判断队列中的头节点的下一个节点是否是独占锁,如果是的话,则有可能会获取锁失败然后放入阻塞队列,否则,则在高16位+1;
释放锁:每次释放锁都在高16位-1,如果变为0,则开始通过共享模式唤醒队列中的Node。

写锁:
加锁:每次加锁都在判断state是否等于0或者独占线程为空,如果是,那么获取成功,否则,阻塞。
这里不等于0有两种情况:
1、有读锁,需要阻塞
2、没有读锁但是有写锁,需要阻塞

释放锁:每次释放锁都会将独占锁state-1并且判断是否为0,如果是则唤醒队列中的下一个节点。

读写锁使用场景

笔记

1、ReadLock和WriteLock两个锁共享同一个AQS对象,所以使用的是同一个state和阻塞队列。
2、ReentrantReadWriteLock中的读锁为共享锁,ReadLock实现共享锁的获取和释放是通过一些条件来直接返回1或者-1来实现tryActureShare返回大于或者小于0这个逻辑的。

注意: ReentrantReadWriteLock 不支持锁升级,即持有读锁时再获取写锁,随后释放读锁。不支持的目的是保证数据可见性,如果读锁已被多个线程获取,其中任意线程成功获取了写锁并更新数据,则其更新对其它获取到读锁的线程是不可见的。此外,是为了避免发生死锁,试想一个线程先获取读锁,然后再获取写锁,那么该线程会由于获取写锁失败进入同步队列中等待,可能之后就不会被唤醒了。
ReentrantReadWriteLock 读写锁正如其名,具体分为读锁和写锁。无论是读锁还是写锁,整个获取与释放锁的流程都是交给实现 AQS 的 Sync 类型的对象完成,准确来说是公平 Sync 或者非公平 Sync 对象。对于读锁和写锁的语义,是将同步状态 state 划分为高低位,高 16 位表示读锁状态,低 16 位表示写锁状态。写锁的获取和释放锁类似重入锁 ReentrantLock 过程,唯一不同的是写锁需要考虑读锁的占有情况。读锁的获取和释放比较复杂,复杂的主要原因是读锁允许多个线程同时获取且支持可重入,此时同步状态的高 16 位的值没办法表示各个线程持有读锁的情况,因此读写锁新增了线程读锁计数器的概念,有了这个概念就可以很轻松判断读线程重入锁的情况以及实时获取当前线程持有读锁的次数。

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使用

// 这是一个关于缓存操作的故事
class CachedData {
    Object data;
    volatile boolean cacheValid;
    // 读写锁实例
    final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

    void processCachedData() {
        // 获取读锁
        rwl.readLock().lock();
        if (!cacheValid) { // 如果缓存过期了,或者为 null
            // 释放掉读锁,然后获取写锁 (后面会看到,没释放掉读锁就获取写锁,会发生死锁情况)
            rwl.readLock().unlock();
            rwl.writeLock().lock();

            try {
                if (!cacheValid) { // 重新判断,因为在等待写锁的过程中,可能前面有其他写线程执行过了
                    data = ...
                    cacheValid = true;
                }
                // 获取读锁 (持有写锁的情况下,是允许获取读锁的,称为 “锁降级”,反之不行。)
                rwl.readLock().lock();
            } finally {
                // 释放写锁,此时还剩一个读锁
                rwl.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold read
            }
        }

        try {
            use(data);
        } finally {
            // 释放读锁
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}

ReentrantReadWriteLock 分为读锁和写锁两个实例,读锁是共享锁,可被多个线程同时使用,写锁是独占锁。持有写锁的线程可以继续获取读锁,反之不行。

ReentrantReadWriteLock

独占锁(排它锁)在同一时刻只允许一个线程进行访问,ReentrantLock 就是一个独占锁。而读写锁在同一时刻可以允许多个读线程访问,但是在写线程访问时,所有的读线程和其它写线程都会被阻塞。读写锁维护了一对锁,一个读锁和一个写锁,通过分离读锁和写锁,不仅保证了写操作对读操作的可见性,还使得并发性相比一般的排它锁有更大提升。在读多写少的情况下,读写锁能够提供比排它锁更好的并发性和吞吐量。

概述

Java 并发包提供读写锁的实现是 ReentrantReadWriteLock ,它支持以下特性:

  • 公平性选择:支持非公平(默认)和公平的锁获取方式,吞吐量还是非公平优于公平
  • 重入性:支持锁重入,包括读锁和写锁
  • 锁降级:同一个线程获取的写锁能够降级为读锁,反之不行。遵循获取写锁、获取读锁、释放写锁、释放读锁

读写状态

读写锁 ReentrantReadWriteLock 同样是基于 AQS 实现的锁功能,而读写状态就是 AQS 的同步状态。在 ReentrantLock 中同步状态表示锁被一个线程持有的次数,而读写锁需要在同步状态上维护多个读线程和一个写线程的信息,这就使得同步状态的设计成为读写锁实现的关键。由于同步状态 state 是一个整型变量,4 个字节 32 位,因此读写锁将该变量切分成了两部分,高 16 位表示读,低 16 位表示写。
读写锁是通过位运算来确定读和写各自的状态的

注意:读写锁 ReentrantReadWriteLock 虽然使用同步状态 state 的高低位来表示读写状态,但是同步队列依然是共用一个。

ReentrantReadWriteLock 分为读锁 ReadLock 和写锁 WriteLock 。读锁是共享锁,可被多个线程同时占有;写锁是独占锁,同时只能有一个线程占有,且写锁被线程占有后其它线程既不能获取读锁也不能获取写锁,但占有写锁的线程可以在不释放写锁的情况下继续获取读锁,这是锁降级的特点。

同步状态

读写锁将 int 类型的同步状态 state 同时赋予两种语义,高 16 位表示读锁的持有次数,包括线程重入锁的情况。获取到读锁一次:state + (1<<16),释放掉读锁一次:state - (1<<16);
低 16 位表示写锁的获取次数,因为写锁是独占锁,同时只能被一个线程获取,因此它代表的重入次数。获取写锁一次:state + 1,释放写锁一次:state -1 。

线程读锁计数器

  • 每个线程都需要记录获取的读锁次数,这样才能知道到底是不是读锁重入。注意,判断读锁重入和写锁重入完全不一样。写锁属于独占锁,同一时刻写锁只能一个线程持有,因此同步状态的低 16 位的值就是该线程持有写锁的次数(包括重入);读锁属于共享锁,同一时刻允许多个线程持有,而同步状态的高 16 位的值是所有线程持有的总次数(包括各个线程重入),因此不能借助同步状态得出各个读线程持有读锁的次数,也就不能判断是否读锁重入,因此需要线程读锁计数器来辅助完成该诉求。
  • 读写锁使用 ThreadLocal 维护每个线程读锁计数器,这样就能识别出哪个线程持有多少次读锁,进而可以判断线程是否是读锁重入以及线程持有读锁的次数。此外,读写锁基于性能考虑,又引入 “首个线程读锁计数器” 和 “最后线程读锁计数器”。其实 ThreadLocal<HoldCounter> readHolds 完全可以完成计数,只是 ThreadLocal 内部基于 Map 来查询的,相比直接使用变量记录线程读锁计数信息性能要差了那么一丢丢,不过这两个计数器只能记录一个线程持读锁信息,并且是动态变化的,提升性能的依据是尽可能先用这两个计数器,然后才使用通用的 ThreadLocal<HoldCounter> readHolds 记录线程读锁信息。
  • “首个线程读锁计数器” 是使用 firstReader 和 firstReaderHoldCount 两个属性组合而成的。“最后线程读锁计数器” 是使用 HoldCounter 类型的 cachedHoldCounter 属性表示。

读写公平策略

读写锁 ReentrantReadWriteLock 具体分为读锁 ReadLock 和写锁 WriteLock ,在公平和非公平模式下读锁和写锁的表现不同,因此将具体的实现交给公平和非公平子类实现。

非公平 Sync

/**
 * 非公平版本的 Sync
 */
static final class NonfairSync extends Sync {
    private static final long serialVersionUID = -8159625535654395037L;

    /**
     * 获取写锁是否需要阻塞
     * @return
     */
    final boolean writerShouldBlock() {
        // 如果是非公平模式,那么 lock 的时候就可以直接用去抢锁,抢不到再排队
        return false; // writers can always barge
    }

    /**
     * 获取读锁是否需要阻塞
     * @return
     */
    final boolean readerShouldBlock() {
        // 判断同步队列中 head 的第一个后继节点是否是来获取写锁的,如果是,就算是非公平模式,也先让该节点获取写锁,避免线程饥饿
        return apparentlyFirstQueuedIsExclusive();
        //     final boolean apparentlyFirstQueuedIsExclusive() {
        //        Node h, s;
        //        return (h = head) != null &&
        //            (s = h.next)  != null &&
        //            !s.isShared()         &&
        //            s.thread != null;
        //    }
    }
}

在非公平模式下,写锁优先尝试抢占锁,抢占失败才会去排队;一般来说,非公平模式下读锁也应该直接尝试抢占锁,但是写锁被定义了更高的优先级,读锁会先判断队列中等待的第一个线程节点是否是获取写锁的,如果是就算是非公平模式也先让该节点获取写锁,避免线程饥饿。

公平 Sync

/**
 * 公平版本的 Sync
 */
static final class FairSync extends Sync {
    private static final long serialVersionUID = -2274990926593161451L;

    /**
     * 获取写锁是否需要阻塞
     * @return
     */
    final boolean writerShouldBlock() {
        // 那么如果阻塞队列有线程等待的话,就乖乖去排队
        return hasQueuedPredecessors();
    }

    /**
     * 判断读是否要阻塞
     * @return
     */
    final boolean readerShouldBlock() {
        // 同步队列中有线程节点在等待
        return hasQueuedPredecessors();
    }
}

在公平模式下,无论是写锁还是读锁,都遵循先来后到原则。需要说明的是,对于读锁的获取,无论是公平还是非公平模式,它都没有抢占的概念,即使是在非公平模式下,还是需要判断同步队列中的第一个线程节点是否是写线程。

读锁

读锁内部持有 ReentrantReadWriteLock 中的 Sync 类型的对象,可能是 FairSync 对象,也可能是 NonfairSync 对象,具体由 ReentrantReadWriteLock 构造函数决定。ReadLock 锁获取与释放功能全部委托给 sync 对象完成。

public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -5992448646407690164L;

    /**
     * 使用 AQS 管理同步状态
     */
    private final Sync sync;

    /**
     * 构造方法
     *
     * @param lock
     */
    protected ReadLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
        sync = lock.sync;
    }
}

获取读锁

+--- ReadLock
    /**
     * 获取读锁
     */
    public void lock() {
        // AQS 模版方法,获取共享同步状态
        sync.acquireShared(1);
    }

+--- AQS
public final void acquireShared(int arg) {
    // 尝试获取读锁
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireShared(arg);
}

+--- Sync

    /**
     * AQS 模版方法,获取共享同步状态 - 获取读锁
     * 说明:
     * 1 读锁是一个支持重入的共享锁,它能被多个线程同时获取,在没有其它写线程访问时(注意非公平模式下同步队列中首个获取写锁的线程节点的情况),读锁总会被成功地获取,而所做的也只是增加读状态。
     * 2 如果当前线程已经获取了读锁,则增加读状态。如果当前线程在获取读锁时,写锁已被其它线程获取,则进入等待状态。
     * 3 读锁的实现有两部分逻辑,一个是获取读锁,另一个是设置线程的读锁计数器。
     *
     * @param unused
     * @return
     */
    protected final int tryAcquireShared(int unused) {

        // 1 获取当前线程
        Thread current = Thread.currentThread();

        // 2 获取同步状态
        int c = getState();

        // 3 exclusiveCount(c) != 0 ,说明有线程持有写锁。如果不是当前线程持有的写锁,那么当前线程获取读锁失败。
        // 由于读写锁的降级,如果当前线程持有写锁,是可以继续获取读锁的
        if (exclusiveCount(c) != 0 &&
                getExclusiveOwnerThread() != current)
            return -1;

        // 4 读锁的获取次数
        int r = sharedCount(c);

        // 5 获取读锁是否需要被阻塞(需要考虑公平与非公平的情况)
        if (!readerShouldBlock() &&
                // 判断持有读锁次数是否会溢出 (2^16-1)
                r < MAX_COUNT &&
                // 使用  CAS 是将 state 属性的高 16 位加 1,低 16 位不变,如果成功就代表获取到了读锁
                // c + 1 00000000 00000000
                compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {

            /* 进入当前代码区域,表示获取到了读锁。下面的逻辑是记录线程读锁计数器,用于标记当前线程持读锁次数,为判断是否读锁重入以及线程获取读锁次数做基础数据准备 */

            // 5.1 r == 0 说明当前线程是第一个获取读锁的线程,或者是在它之前的读锁都已经释放了
            // 记录 firstReader 为当前线程,及其持有的读锁数量:1
            if (r == 0) {
                firstReader = current;
                firstReaderHoldCount = 1;

                // 5.2 当前线程重入锁,加 1 即可
            } else if (firstReader == current) {
                firstReaderHoldCount++;

                // 5.3 当前线程不是第一个获取读锁,并且已经有其它线程获取了读锁
                // - 使用 readHolds 保存当前线程持有的读锁次数
                // - 将当前线程持有读锁信息更新为 cachedHoldCounter 的值,该变量用于记录最后一个获取读锁的线程持锁信息
            } else {

                // 获取最后一个获取读锁的线程信息。
                Sync.HoldCounter rh = cachedHoldCounter;

                // 如果 cachedHoldCounter 缓存的不是当前线程,则将当前线程持有读锁信息缓存到 HoldCounter
                if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                    cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();

                    // cachedHoldCounter 缓存的是当前线程,但 count 为 0
                else if (rh.count == 0)
                    readHolds.set(rh);

                // 将当前线程持有读锁次数 count 加 1
                rh.count++;
            }

            // return 大于 0 代表获取到了共享锁
            return 1;
        }

        // 进入下面方法,可能是以下三种情况:
        // - compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT) 存在竞争,CAS 失败
        // - 公平模式 FairSync 下同步队列中有其它线程节点在等待锁
        // - 非公平模式 NonFairSync 下,同步队列中第一个线程节点(head.next)是获取写锁的,为了避免写锁饥饿,获取读锁的线程不应该和它竞争
        return fullTryAcquireShared(current);
    }

读锁获取使用 AQS 的共享模式获取同步状态,整个流程如下:

1、判断写锁是否被其它线程占有(支持锁降级获取读锁),如果被其它线程占有直接获取读锁失败。
2、根据具体的公平或非公平模式判断获取读锁是否需要阻塞,阻塞的话会进入后续二次确认方法,即判断是否是重入获取读锁,重入获取读锁不需要阻塞。
3、获取读锁成功后,记录线程读锁计数器。

获取读锁的注意事项如下:

  • 获取读锁前提条件是写锁没有被其它线程持有,当前线程持有写锁是可以继续获取读锁的,这是读写锁的锁降级特性。
  • 在公平模式下,获取读锁时同步队列中有等待的线程节点,如果此时不是重入获取读锁,那么获取锁失败。
  • 在非公平模式下,获取读锁时同步队列中第一个线程节点是获取写锁的情况,此时如果不是重入获取读锁,那么获取锁失败。写锁被定义更高的优先级。
  • 获取锁成功后,需要记录当前线程读锁计数器。线程读锁计数器有两个作用,一个是用于判断线程是否是重入读锁,另一个是提供当前线程获取读锁的次数。

fullTryAcquireShared

+--- Sync
  /**
     * 这段代码与 tryAcquireShared 中的代码在一定程度上是冗余的,但由于没有使用重试和惰性读取保持计数之间的交互使 tryAcquireShared 复杂化,所以总体上更简单。
     *
     * @param current 当前线程
     * @return
     */
    final int fullTryAcquireShared(Thread current) {

        // 记录线程获取读锁的次数
        Sync.HoldCounter rh = null;

        // for 循环
        for (; ; ) {
            // 1 获取同步状态
            int c = getState();

            // 2 如果其它线程获取了写锁,那么当前线程是不能获取到读锁的,只能去同步队列中排队
            if (exclusiveCount(c) != 0) {
                if (getExclusiveOwnerThread() != current)
                    return -1;

                // else we hold the exclusive lock; blocking here
                // would cause deadlock.

                // 3 获取读锁应该阻塞,说明同步队列中有其它线程在等待。
                // 注意: 既然是获取读锁应该阻塞,那么进入有什么用呢? 是用来处理读锁重入的
            } else if (readerShouldBlock()) {

                // firstReader 线程重入锁,暂不做操作,直接执行后面的 CAS
                if (firstReader == current) {
                    // assert firstReaderHoldCount > 0;

                    // 非 firstReader 线程重入锁,则继续判断其它情况重入锁
                } else {
                    if (rh == null) {

                        // 判断是否是 cachedHoldCounter 重入锁,如果也不是,那就是既不是 firstReader 可重入也不是 lastReader 可重入,
                        // 这是只需从 ThreadLocal 取出当前线程持有读锁信息,如果没有占有,则进行兜底操作,让线程去排队
                        rh = cachedHoldCounter;
                        if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) {

                            // 那么到 ThreadLocal 中获取当前线程的 HoldCounter
                            // 注意,如果当前线程从来没有初始化过 ThreadLocal 中的值,get() 会执行初始化
                            rh = readHolds.get();

                            // 如果发现 count == 0,也就是说是上一行代码初始化的,之前该线程并没有持有读锁,那么执行 remove 操作清空信息,因为接下来该线程要入队等待了
                            // 然后往下两三行,乖乖排队去
                            if (rh.count == 0)
                                readHolds.remove();
                        }
                    }

                    // 非重入,去同步队列中排队
                    if (rh.count == 0)
                        return -1;
                }
            }


            if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)
                throw new Error("Maximum lock count exceeded");

            // 这里 CAS 成功,那么就意味着成功获取读锁了
            // 下面需要做的是设置 firstReader 或 cachedHoldCounter,以及 readHolds,记录线程读锁信息
            if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {

                // 注意这里 c 是上面的快照,上面修改的不是 c 而是 state
                // 如果发现 sharedCount(c) 等于 0,也就是当前没有线程持有读锁,就将当前线程设置为 firstReader
                if (sharedCount(c) == 0) {
                    firstReader = current;
                    firstReaderHoldCount = 1;

                    // 如果是重 firstReader 重入,直接累加持有读锁的次数即可
                } else if (firstReader == current) {
                    firstReaderHoldCount++;

                    // 将 cachedHoldCounter 设置为当前线程持有读锁信息,并且使用 ThreadLocal 记录当前线程持有读锁信息
                } else {
                    if (rh == null)
                        rh = cachedHoldCounter;
                    if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                        rh = readHolds.get();
                    else if (rh.count == 0)
                        readHolds.set(rh);

                    // 累加当前线程持读锁次数
                    rh.count++;

                    // 更新 cachedHoldCounter 为当前线程持有读锁信息
                    cachedHoldCounter = rh; // cache for release
                }

                // 返回大于 0 的数,代表获取到了读锁
                return 1;
            }
        }
    }

上述方法在一定程度上是对 tryAcquireShared 方法的冗余,主要是对并发获取读锁失败以及重入获取锁的处理。具体作用如下:

1、tryAcquireShared 方法中 CAS 获取同步状态失败后增加获取读锁成功的机会,尽可能不进入同步队列。
2、处理 tryAcquireShared 中因获取读锁需要阻塞的情况(上述方法只会处理重入读锁的情况,因为重入读锁不需要阻塞,非重入就需要阻塞,也就是获取读锁再次失败)
2.1、在非公平模式 NonFairSync 情况下,如果同步队列中 head.next 是获取写锁的节点,那么如果该线程不是重入读锁则获取失败,如果是重入读锁则获取成功,因为重入优先级更高。
2.2、在公平模式 FairSync 情况下,如果同步队列中有线程节点等待,那么如果不是重入读锁则获取失败,如果是重入读锁则获取成功,同样地,因为重入优先级更高。

释放读锁

+--- ReadLock
    /**
     * 释放读锁
     */
    public void unlock() {
        sync.releaseShared(1);
    }  

+--- AQS
    public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }
+--- Sync
  /**
     * AQS模版方法,释放共享同步状态 - 释放读锁
     * 说明:
     * 读锁的每次释放均减少读状态,减少的值是 1<<16
     *
     * @param unused
     * @return
     */
    protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
        // 1 获取当前线程
        Thread current = Thread.currentThread();

        // 2 如果当前线程是 firstReader ,说明当前线程是第一个读线程
        if (firstReader == current) {

            // 如果 firstReaderHoldCount 等于 1 ,那么本次解锁后就不再持有锁了,需要把 firstReader 置为 null
            // 没有设置 firstReaderHoldCount = 0 ,是因为没必要,其他线程使用的时候自己会重新设置该值
            if (firstReaderHoldCount == 1)
                firstReader = null;
            else
                firstReaderHoldCount--;

            // 3 当前线程不是首个获取读锁的线程
        } else {

            // 判断当前线程是不是最后获取读锁的线程,不是的话要到 ThreadLocal 中取
            Sync.HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
            if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                rh = readHolds.get();

            // 获取计数
            int count = rh.count;
            if (count <= 1) {
                // 将 ThreadLocal remove 掉,防止内存泄漏。因为已经不再持有读锁了
                readHolds.remove();
                // 防止释放锁和获取锁次数不匹配
                if (count <= 0)
                    throw unmatchedUnlockException();
            }

            // count 减 1
            --rh.count;
        }


        // 4 将同步状态 state 的高 16 位减 1,如果发现读锁和写锁都释放完了,那么唤醒后继的等待线程节点
        for (; ; ) {

            // 获取同步状态 state
            int c = getState();

            // nextc 是 state 高 16 位减 1 后的值
            int nextc = c - SHARED_UNIT;

            // 如果 nextc == 0,那就是 state 全部 32 位都为 0,也就是读锁和写锁都没有被占有
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                // 释放读锁对读操作没有影响,但是如果现在读锁和写锁都是空闲的,那么释放读锁可能允许等待的写操作继续进行。
                return nextc == 0;
        }
    }

读锁释放过程比较简单,主要还是对应的两个操作,具体如下:

1、更新当前释放读锁的线程对应的读锁计数器,如果是完全释放锁,则需要销毁对应的读锁计数器。
2、更新同步状态的高 16 位的值,表示释放读锁。如果是完全释放锁,则当前线程去唤醒同步队列中的线程节点。注意,此时同步队列中既可能有写线程节点,也可能有读线程节点,可以想下锁降级的阻塞场景。此外,共享模式是传播性唤醒,需要好好体会下。

写锁

写锁是一个支持重入的排它锁。如果当前线程已经获取了写锁,则增加写状态。如果当前线程在获取写锁时,读锁已经被获取或者该线程不是已经获取写锁的线程,则当前线程进入等待状态。

写锁内部持有 ReentrantReadWriteLock 中的 Sync 类型的对象,可能是 FairSync 对象,也可能是 NonfairSync 对象,具体由 ReentrantReadWriteLock 构造函数决定。ReadLock 锁获取与释放功能全部委托给 sync 对象完成。

属性

+--- ReentrantReadWriteLock
  /**
     * 写锁
     * 1 写锁是独占锁
     * 2 如果有读锁被占用,写锁获取要进入同步队列中等待
     */
    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -4992448646407690164L;
        private final Sync sync;

        protected WriteLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
            sync = lock.sync;
        }
}

获取写锁

+--- WriteLock
    /**
     * 写锁释放
     */
    public void unlock() {
        sync.release(1);
    }

+-- AQS
    public final boolean release(int arg) {
        if (tryRelease(arg)) {
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }
+--- Sync
 /**
     * AQS 模版方法,释放独占同步状态 - 释放写锁
     *
     * @param releases
     * @return
     */
    protected final boolean tryRelease(int releases) {
        //  当前线程是否占有锁,否则没有资格尝试释放写锁
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();

        // 计算同步状态剩余值
        int nextc = getState() - releases;

        // 写锁重入次数是否为 0 ,为 0 表示可以释放
        boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0;

        // 完全释放
        if (free)
            // 清空独占线程
            setExclusiveOwnerThread(null);

        // 更新 state
        setState(nextc);
        return free;
    }

写锁的释放与 ReentrantLock 的释放过程基本类似,每次释放均减少写状态,当写状态为 0 时表示写锁可以被释放。

锁降级

ReentrantReadWriteLock 锁降级指的是写锁降级成为读锁。如果当前线程拥有写锁,然后将其释放,最后再获取读锁,这种分段完成的过程不能称之为锁降级。锁降级是指持有写锁的线程在不释放写锁的同时,再获取到读锁,随后释放写锁,最后释放读锁。

锁降级是基于对同一线程下,对读写锁的设计。其目的是为了解决,持有写锁时,其他线程无法获得读锁,影响性能。从而将写锁降级为读锁,使其他线程能够继续获取读锁的同时,也保证数据不被其他想要获取写锁的线程所修改。主要是为了提升读写锁的性能的问题,不是必须的。

持有写锁->持有读锁->释放写锁->释放读锁

其缺点就是:
如果写锁被释放时,持有读锁的线程非常多,而需要执行写锁的线程非常少,则会导致读锁会一直被使用而不被释放,从而造成写线程一直无法获取到写锁,导致线程饥饿