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Posted 2022-04-03 灰太狼_cxh

JUC锁: ReentrantReadWriteLock详解

ReentrantReadWriteLock数据结构

ReentrantReadWriteLock底层是基于ReentrantLock和AbstractQueuedSynchronizer来实现的，所以，ReentrantReadWriteLock的数据结构也依托于AQS的数据结构。

ReentrantReadWriteLock源码分析

类的继承关系

public class ReentrantReadWriteLock implements ReadWriteLock, java.io.Serializable 

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，ReadWriteLock接口定义了获取读锁和写锁的规范，具体需要实现类去实现；同时其还实现了Serializable接口，表示可以进行序列化，在源代码中可以看到ReentrantReadWriteLock实现了自己的序列化逻辑。

内部类 - Sync类

类的继承关系

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer 

说明: Sync抽象类继承自AQS抽象类，Sync类提供了对ReentrantReadWriteLock的支持。

类的内部类

Sync类内部存在两个内部类，分别为HoldCounter和ThreadLocalHoldCounter，其中HoldCounter主要与读锁配套使用，其中，HoldCounter源码如下。

// 计数器
static final class HoldCounter 
    // 计数
    int count = 0;
    // Use id, not reference, to avoid garbage retention
    // 获取当前线程的TID属性的值
    final long tid = getThreadId(Thread.currentThread());

说明: HoldCounter主要有两个属性，count和tid，其中count表示某个读线程重入的次数，tid表示该线程的tid字段的值，该字段可以用来唯一标识一个线程。ThreadLocalHoldCounter的源码如下

// 本地线程计数器
static final class ThreadLocalHoldCounter
    extends ThreadLocal<HoldCounter> 
    // 重写初始化方法，在没有进行set的情况下，获取的都是该HoldCounter值
    public HoldCounter initialValue() 
        return new HoldCounter();
    

说明: ThreadLocalHoldCounter重写了ThreadLocal的initialValue方法，ThreadLocal类可以将线程与对象相关联。在没有进行set的情况下，get到的均是initialValue方法里面生成的那个HolderCounter对象。

类的属性

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer 
    // 版本序列号
    private static final long serialVersionUID = 6317671515068378041L;        
    // 高16位为读锁，低16位为写锁
    static final int SHARED_SHIFT   = 16;
    // 读锁单位
    static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT);
    // 读锁最大数量
    static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
    // 写锁最大数量
    static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
    // 本地线程计数器
    private transient ThreadLocalHoldCounter readHolds;
    // 缓存的计数器
    private transient HoldCounter cachedHoldCounter;
    // 第一个读线程
    private transient Thread firstReader = null;
    // 第一个读线程的计数
    private transient int firstReaderHoldCount;

说明: 该属性中包括了读锁、写锁线程的最大量。本地线程计数器等。

类的构造函数

// 构造函数
Sync() 
    // 本地线程计数器
    readHolds = new ThreadLocalHoldCounter();
    // 设置AQS的状态
    setState(getState()); // ensures visibility of readHolds

说明: 在Sync的构造函数中设置了本地线程计数器和AQS的状态state。

内部类 - Sync核心函数分析

对ReentrantReadWriteLock对象的操作绝大多数都转发至Sync对象进行处理。下面对Sync类中的重点函数进行分析

sharedCount函数

表示占有读锁的线程数量，源码如下

static int sharedCount(int c)     return c >>> SHARED_SHIFT; 

说明: 直接将state右移16位，就可以得到读锁的线程数量，因为state的高16位表示读锁，对应的低十六位表示写锁数量。

exclusiveCount函数

表示占有写锁的线程数量，源码如下

static int exclusiveCount(int c)  return c & EXCLUSIVE_MASK; 

说明: 直接将状态state和(2^16 - 1)做与运算，其等效于将state模上2^16。写锁数量由state的低十六位表示。

tryRelease函数

/*
* Note that tryRelease and tryAcquire can be called by
* Conditions. So it is possible that their arguments contain
* both read and write holds that are all released during a
* condition wait and re-established in tryAcquire.
*/

protected final boolean tryRelease(int releases) 
    // 判断是否伪独占线程
    if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    // 计算释放资源后的写锁的数量
    int nextc = getState() - releases;
    boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0; // 是否释放成功
    if (free)
        setExclusiveOwnerThread(null); // 设置独占线程为空
    setState(nextc); // 设置状态
    return free;

​说明: 此函数用于释放写锁资源，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。​