深入浅出ReentrantReadWriteLock源码解析.docx

什么是读锁和写锁 对于资源的访问就两种形式：要么是读操作，要么是写操作。读写锁是将被锁保护的临界资源的读操作和写操作分开，允许同时有多个线程同时对临界资源进行读操作，任意时刻只允许一个线程对资源进行写操作。简单的说，对与读操作采用的是 共享锁 ，对于写操作采用的是 排他锁 。 【深入浅出ReentrantReadWriteLock源码解析】 ReentrantReadWriteLock是Java并发包中的一个核心类，它提供了读写锁的实现，使得多个线程可以并发读取共享资源，但写操作是互斥的，即同一时间只能有一个线程进行写操作。这种设计大大提高了多线程环境下对共享资源的并发性能。 ### 读锁和写锁概念 1. **读锁（共享锁）**：允许多个线程同时读取资源，不阻塞其他读线程，但如果有写线程在执行，所有读线程和写线程都会被阻塞。 2. **写锁（排他锁）**：只允许一个线程写入资源，此时任何读线程和写线程都无法访问，实现了对资源的独占。 ### 读写状态设计 ReentrantReadWriteLock使用`state`字段来存储读写锁的状态，高16位表示读锁的同步状态，低16位表示写锁的同步状态。通过位运算来判断和更新读写锁的状态： - `SHARED_SHIFT`：读锁状态的位移量。 - `SHARED_UNIT`：读锁的基本单位，用于加减读锁计数。 - `MAX_COUNT`：读锁的最大值，超过这个值意味着读锁计数溢出。 - `EXCLUSIVE_MASK`：写锁的掩码，用于获取写锁的实际计数值。 读写锁的获取和释放依赖于`sharedCount()`和`exclusiveCount()`方法来计算当前读写锁的状态。 ### HoldCounter实现 ReentrantReadWriteLock内部使用`HoldCounter`类来跟踪每个线程持有读锁的重入次数。`ThreadLocalHoldCounter`使用`ThreadLocal`来确保每个线程的读锁计数独立，避免了线程间的数据冲突。 - `readHolds`：线程持有的读锁次数。 - `cachedHoldCounter`：缓存最后一个成功获取读锁的线程的重入次数，提高效率。 - `firstReader`：第一个获取读锁的线程，用于记录线程和重入次数。 - `firstReaderHoldCount`：第一个获取读锁线程的重入次数。 ### 源码解析 ReentrantReadWriteLock的源码包含了很多复杂的细节，例如锁的获取和释放过程，读写状态的转换，以及对重入的支持。其中，`readLock()`和`writeLock()`方法分别用于获取读锁和写锁，它们使用CAS操作来保证线程安全。在读锁的实现中，ReentrantReadWriteLock支持读锁的重入，而写锁同样支持重入，但写锁具有更高的优先级，即使有多个线程在等待读锁，只要写锁被持有，这些线程都将被阻塞。 此外，ReentrantReadWriteLock还提供了一些高级特性，如公平锁和非公平锁的选择，以及读写锁的升级和降级操作，使得在某些场景下能够实现更灵活的并发控制。 ReentrantReadWriteLock是Java并发编程中非常重要的一个工具，理解其内部机制有助于编写更高效、更可靠的多线程程序。通过深入研究源码，我们可以更好地掌握并发控制的策略，以及如何在实际项目中应用这些策略来优化代码性能。