读写锁,顾名思义。这是一种对于两种不同行为的同步器工具,而读写是两种互斥的行为(写的时候,不能读。读的时候不能写),因而 ReentrantReadWriteLock 锁也具备此个性。
1 用写公司简章过程了解读写锁
设想一下,你正在写一份公司外部治理的简章,而笔只有一支(写锁),所以只有当你拿到这只笔(获取写锁)后才能够写内容。写完后(开释锁),简章就能够张贴进来让共事去浏览了(同时浏览:读锁)。然而这个时候你发现简章上写的有些问题,须要从新批改一下。不过你须要等你这些共事看齐全部来到之后(开释读锁),你才能够拿着笔(写锁)去批改简章。批改实现后,为了保障这次写的没有问题,你决定本人先检查一下(持有写锁,再持有读锁),OK 后你放下笔(开释写锁,这个过程就交锁降级:写锁 -> 读锁),而后又把它张贴到布告栏中,让共事们去观看。
2
源码解析
这里只有来学习其设计,对于偏心锁非偏心锁,以及可重入的概念不再赘述,不太分明的可参考 AQS- 用配钥匙和保险箱了解可重入锁(ReentrantLock)这篇文章的解析。读写锁也是通过继承 AQS 同步器来实现其性能的,它同时应用了排他锁(写锁)和共享锁(读锁),当初看它是怎么实现将读锁和写锁关联起来的。
构造函数:
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
readerLock = new ReadLock(this); // sync = lock.sync;
writerLock = new WriteLock(this); // sync = lock.sync;
}
读写锁,最终应用的都是这里结构的 sync 对象,依据 fair 参数生成偏心锁或非偏心锁。接下来咱们来看一下读锁的获取 / 开释,以及写锁的获取 / 开释。
// 读锁
public void lock() {sync.acquireShared(1);
}
public void unlock() {sync.releaseShared(1);
}
// 写锁
public void lock() {sync.acquire(1);
}
public void unlock() {sync.release(1);
}
能够看到的是,读锁应用的是共享锁逻辑,而写锁用的是排他锁的逻辑,同时要留神其可重入的。这些都很简略的,咱们后面的文章都有讲述到。这里的难点是读锁和写锁到底是这么关联的?解析源码前,咱们先来看一下 Sync 这个 class 的成员信息, 咱们就能明确了 ReentrantReadWriteLock 是怎么实现的了:
static final int SHARED_SHIFT = 16;
static final int SHARED_UNIT = (1 << SHARED_SHIFT);
static final int MAX_COUNT = (1 << SHARED_SHIFT) - 1; // 读锁最大数量
static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
/** 借出共享锁数量 */
static int sharedCount(int c) {return c >>> SHARED_SHIFT;}
/** 写锁的数量 */
static int exclusiveCount(int c) {return c & EXCLUSIVE_MASK;}
设计者将 int32 分为两局部:前 16 位(存储读锁信息),后 16 位(存储写锁信息)。咱们再依据其提供的 sharedCount,exclusiveCount 办法名就能够明确,ReentrantReadWriteLock 读写锁就是 获取读锁数量 和写锁数量 来实现关联,从而实现互斥性能。当初咱们来看一下理论代码:
读锁:
// 读锁 lock sync.acquireShared(1)最终调用 tryReleaseShared
protected final int tryAcquireShared(int unused) {Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0 && ## 1
getExclusiveOwnerThread() != current) // 判断是否能够锁降级(持有写锁的,获取读锁)return -1; // 失败。因为曾经有人持有写锁了
int r = sharedCount(c); // 读锁的数量
if (!readerShouldBlock() && ## 2
r < MAX_COUNT &&
compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {if (r == 0) { ## 3
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {firstReaderHoldCount++;} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
}
return 1;
}
return fullTryAcquireShared(current); // 完整版,用了 for 循环,代码相似不赘述。}
阐明下代码:
1:if (exclusiveCount(c) != 0 && getExclusiveOwnerThread() != current) 代码实现的是读写锁的互斥以及写锁的降级。解释一下:写锁数量不为 0,以后线程不是索取写锁的线程。只有 if 为 false 能力获取读锁, 有以下两种情状况:a 以后没有线程写锁; b. 是以后线程获取写锁。
2: 这里的逻辑就是获取读锁,应用了 CAS。
3:这里阐明一下:firstReader和 cachedHoldCounter 记录第一个和最初一个线程是为了优化获取锁的效率。firstReader(只有一个线程时反复获取锁)。cachedHoldCounter(最初一个获取锁的线程反复获取锁)。因为这两种状况最有可能产生。
写锁:
// 写锁 lock sync.acquireShared(1)最终调用 tryReleaseShared
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState(); // 状态值
int w = exclusiveCount(c); // 写锁数量
if (c != 0) { ## 1
// (Note: if c != 0 and w == 0 then shared count != 0)
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
return false;
if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT) // 最大重入数量
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// Reentrant acquire
setState(c + acquires);
return true;
}
if (writerShouldBlock() || // 获取读锁锁逻辑
!compareAndSetState(c, c + acquires))
return false;
setExclusiveOwnerThread(current); // 设置以后线程,便于重入
return true;
}
1: 状态值 state 不为 0,意味着有线程持有锁(写锁,读锁)。if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread()),写锁数量为 0,那么当初还有读锁未开释,获取失败。如果写锁数量不为 0,但不是以后线程则不可重入。
对于读写锁的开释比较简单,这里就不再解析了。同时须要说一声的是对于 java AQS 这块源码学习就先到这了。