AQS-用写公司简章方式理解读写锁（ReentrantReadWriteLock）

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），因此ReentrantReadWriteLock锁也具有此特性。

1 用写公司简章过程理解读写锁

想象一下，你正在写一份公司内部管理的简章，而笔只有一支（写锁），所以只有当你拿到这只笔（获取写锁）后才可以写内容。写完后（释放锁），简章就可以张贴出去让同事去阅读了（同时阅读：读锁）。但是这个时候你发现简章上写的有些问题，需要重新修改一下。不过你需要等你这些同事看完全部离开之后（释放读锁），你才可以拿着笔（写锁）去修改简章。修改完成后，为了保证这次写的没有问题，你决定自己先检查一下（持有写锁，再持有读锁），OK后你放下笔（释放写锁，这个过程就交锁降级：写锁->读锁），然后又把它张贴到布告栏中，让同事们去观看。

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源码解析

这里只要来学习其设计，对于公平锁非公平锁，以及可重入的概念不再赘述，不太清楚的可参考AQS-用配钥匙和保险箱理解可重入锁（ReentrantLock）这篇文章的解析。读写锁也是通过继承AQS同步器来实现其功能的，它同时使用了排他锁（写锁）和共享锁（读锁），现在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，最终使用的都是这里构造的sync对象，根据fair参数生成公平锁或非公平锁。接下来我们来看一下读锁的获取/释放，以及写锁的获取/释放。

// 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);
        }

可以看到的是，读锁使用的是共享锁逻辑，而写锁用的是排他锁的逻辑，同时要注意其可重入的。这些都很简单的，我们前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，我们先来看一下Sync这个class的成员信息,我们就能明白了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分为两部分：前16位（存储读锁信息），后16位（存储写锁信息）。我们再根据其提供的sharedCount，exclusiveCount 方法名就可以明白，ReentrantReadWriteLock读写锁就是获取读锁数量和写锁数量来实现关联，从而实现互斥功能。现在我们来看一下实际代码：

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)  //  判断是否可以锁降级（持有写锁的，获取读锁）
                return -1; // 失败。因为已经有人持有写锁了
            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，代码类似不赘述。
        }

说明下代码：

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，当前线程不是索取写锁的线程。只有if为false才能获取读锁,有以下两种情情况：a当前没有线程写锁; b.是当前线程获取写锁。

2 ： 这里的逻辑就是获取读锁，使用了CAS。

3 ： 这里说明一下 ：firstReader和cachedHoldCounter记录第一个和最后一个线程是为了优化获取锁的效率。firstReader（只有一个线程时重复获取锁）。cachedHoldCounter（最后一个获取锁的线程重复获取锁）。因为这两种情况最有可能发生。

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); // 设置当前线程，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，那么现在还有读锁未释放，获取失败。如果写锁数量不为0，但不是当前线程则不可重入。

对于读写锁的释放比较简单，这里就不再解析了。同时需要说一声的是关于java AQS这块源码学习就先到这了。
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