java多线程：并发包中ReentrantReadWriteLock读写锁的原理

一：读写锁解决的场景问题
--->数据的读取频率远远大于写的频率的场景，就可以使用读写锁。
二：读写锁的结构
--->用state一个变量。将其转化成二进制，前16位为高位，标记读线程获取锁的次数。后16位为低位，标记写线程获取锁的次数。
--->读写锁需要解决的冲突：读/写冲突，写/写冲突。读/读之间无冲突。
--->当有写线程获取锁的时候。state的二进制表现，低位有数字，高位全是0。当有读线程获取锁的时候，state的二进制表现，低位全是0,高位有数字。
--->如何获取读线获取锁的次数呢？将state>>16得到的结果。如何获取写线程获取锁的次数呢？state&0x0000FFFF做按位与运算得到的结果。


三：读写锁的公平和非公平模式
非公平模式（默认）：连续竞争的非公平锁可能无限期地推迟一个或多个reader或writer线程，但吞吐量通常要高于公平锁。
公平模式：线程利用一个近似到达顺序的策略来争夺进入。当释放当前保持的锁时，可以为等待时间最长的单个writer线程分配写入锁，如果有一组等待时间大于所有正在等待的writer线程的reader，将为该组分配读者锁。
试图获得公平写入锁的非重入的线程将会阻塞，除非读取锁和写入锁都自由（这意味着没有等待线程）。
四：重入

--->此锁允许reader和writer按照 ReentrantLock 的样式重新获取读取锁或写入锁。在写入线程保持的所有写入锁都已经释放后，才允许重入reader使用读取锁。


五：写线程小于读线程的数量的时候，当写线程想获取锁的时候，如何提高写线程获取锁的概率。通过后继节点是否是共享节点机制实现。
--->当读写锁底层的同步管理器为公平锁时，则严格按照顺序进行获取锁，当然读线程可以同时获取锁 体现在：readerShouldBlock()
--->当读写锁底层的同步管理器为非公平锁时，则当下一个节点为写线程的节点，则当前获取锁的读线程则阻塞。提高写线程获取锁的概率。体现在readerShouldBlock()
--->写线程形成的Node为排它节点。读线程形成的Node为共享节点。区别在于Node内部的属性nextWaiter的属性引用，若引用为null则为排它节点。若引用为Node.SHARED则为共享节点。

六：读写锁的一些特性
writer可以获取读取锁，但reader不能获取写入锁。
锁降级：重入还允许从写入锁降级为读取锁，实现方式是：先获取写入锁，然后获取读取锁，最后释放写入锁。但是，从读取锁升级到写入锁是不可能的。
锁获取的中断：读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断。

锁降级中读锁的获取是否必要呢？

--->答案是必须的。主要是为了保证数据的可见性，如果当前线程不获取读锁而直接释放写锁，假设此刻另一个线程（记作线程T）获取了写锁并修改了数据，那么当前线程无法感知线程T的数据更新。如果当前线程获取读锁，即遵循锁降级的步骤，则线程T将会被阻塞，直到当前线程使用数据并释放读锁之后，线程T才能获取写锁进行更新。

 

Condition 支持：写入锁提供了一个 Condition 实现，对于写入锁来说，该实现的行为与 ReentrantLock.newCondition() 提供的 Condition 实现对 ReentrantLock 所做的行为相同。当然，此 Condition 只能用于写入锁。
读取锁不支持 Condition，readLock().newCondition() 会抛出 UnsupportedOperationException。
监测：此类支持一些确定是读取锁还是写入锁的方法。这些方法设计用于监视系统状态，而不是同步控制




七：读锁，获取锁和释放锁的原理图



八读锁的获取和释放