读写锁--ReentrantReadWriteLock
读写锁，对于读操作来说是共享锁，对于写操作来说是排他锁，两种操作都可重入的一种锁。底层也是用AQS来实现的，我们来看一下它的结构跟代码：
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读写锁，当然要区分读跟写两种操作，因此其内部有ReadLock跟WriteLock两种具体实现。但两者也有交互的地方，比如获取写锁要判断当前是否有线程在读，有的话就需要等待，因此内部是使用的同一个队列同步器。因为获取锁的时候，支持公平与非公平两种方式，故而同步器的包装类Sync也有两个：FairSync跟NonfairSync。
从写锁的获取开始：
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
Thread current = Thread.currentThread();monitor
int c = getState(); // 重入锁的计数
int w = exclusiveCount(c); // 计数高低位拆开为读计数跟写计数，计算写计数
if (c != 0) { // 有人在占有锁
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread()) // 写计数为0，只有读锁直接返回(避免了读锁升级为写锁) 或者 当前线程不是执行线程(执行线程可能读也可能写)也返回
return false;
if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT) //写锁重入次数 > 65525，抛出异常
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(c + acquires); //重入的写线程，直接设置状态（第6行代码没有return，说明当前线程是重入的写线程(写计数不是0，且current就是获取锁的线程)）
return true;
}
if (writerShouldBlock() || !compareAndSetState(c, c + acquires)) //c!=0没有return，说明当前锁是空着的，所以cas抢占
return false;
setExclusiveOwnerThread(current); // 当前线程参数设置
return true;
}
这里有个writerShouldBlock()，看一下这个是干啥的：
追踪源码可以发现，在FairSync跟NonfairSync分别都有这个方法，nonfair中直接return false，fair中是调用的hasQueuedPredecessors()，该方法是用来判断是否有线程排队的，这个writerShouldBlock()就是字面上意思(读锁是否该阻塞(排队))，如果是非公平锁，直接compareAndSetState进行抢占，抢占不到则进入排队挂起，公平锁，则判断是否有排队的，有则自己进入排队，而不是先进行抢占。公平锁就像一个老实人，先排队，没人排队(自己是第一个)则自己抢座位(为啥要抢，因为可能这时候也来了一个认为自己是第一个的老实人)，非公平锁就像土匪，管你排不排队，老子先抢一把座位试试，抢不到(被别的线程抢走了)，被别人打脸了再去排队。综上，第13行的逻辑就是：对于写锁，当前锁没有被占用，如果是非公平方式获取，直接抢占，失败则直接返回，公平方式则查看是否有排队，有则获取失败直接返回，无则进行抢占。方法整体上，没获取到锁返回false，获取到了返回true，然后结合AQS的代码：
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) && acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg)) //没有获取到，就往等待队列添加节点，然后挂起线程
selfInterrupt();
}
so，整个这个获取写锁的过程就是：查看有没有人占用锁，如果有读锁，则进入队列等待；有写锁，则看是否是自己的线程，是则重设state然后继续执行，不是则进入队列等待。tryAcquire一定要跟acquire联合起来看，否则难以理清整个流程。
对了，还有个exclusiveCount(int c)用来拆分高低位的方法要说一下，因为读写锁要分别记录读跟写被重入的次数，按照一般设计，这分两个变量来计数就行了，但jdk就是jdk，它把这两个用一个int变量来记录了。方法么，就是高低位分开计算的，高16位表示读状态，低16位表示写状态。假设同步状态为s，则写状态为s & 0x0000FFFF，相当于高16位全部清0，同理，读状态则为s >>> 16，也就是右移，相当于把低16位都移除了。当然，复杂的就是读状态变化的时候，不是简单的s +1，这样的话就加到了写操作上，而是s + 0x00010000，把低位补上0就行了。类似的与操作、位移等等，jdk中有大量的应用，比如hashmap中确定元素所在链表等操作都有应用。
写锁释放代码：
protected final boolean tryRelease(int releases) {
if (!isHeldExclusively()) //没有写锁，抛异常
throw new IllegalMonitorStateException();
int nextc = getState() - releases;
boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0; //次数是否清0了
if (free) //清0 了，说明完全释放了
setExclusiveOwnerThread(null);
setState(nextc);
return free;
}
释放锁比较简单，不做赘述。
读锁获取：
protected final int tryAcquireShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0 && getExclusiveOwnerThread() != current) // 有写锁 且当前线程不是写锁线程，不能重入，失败
return -1;
int r = sharedCount(c); //向右移位，获取读锁计数
if (!readerShouldBlock() && r < MAX_COUNT && compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) { // 若无需排队 && 读计数<65535(16位最大值) && 状态设置成功(读锁的整体计数就是在这里改的，注意加了一个默认值的操作)
if (r == 0) { //读锁为0
firstReader = current; //记录第一个获取锁的线程
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) { //是自己重入的
firstReaderHoldCount++;
} else { //
HoldCounter rh = cachedHoldCounter; //用于计算读计数的计数器
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++; //当前线程的读计数+1
}
return 1;
}
return fullTryAcquireShared(current); //第7行条件不满足，则for循环获取读锁(实际不会死循环的)
}
读锁的获取比较复杂，这里主要有一个多线程各自计数的问题。对于读锁，除了要对全局的state中的读锁的计数进行修改，还要每个线程各自维护一份自己重入的次数计数，这个计数存在一个ThreadLocal(readHolds)中的一个对象(cachedHoldCounter)里边。读锁获取的逻辑是：没有写锁占用，则直接获取读锁，这就是第7行的逻辑(当然，可能跟其它读线程冲突导致获取失败，则进入fullTryAcquireShared(current))；如果有写锁占用了呢，就调用fullTryAcquireShared(current)获取锁，看一下源码：
final int fullTryAcquireShared(Thread current) {
HoldCounter rh = null;
for (;;) {
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0) { // 有写锁
if (getExclusiveOwnerThread() != current) // 写锁持有者不是当前线程,获取失败，通过aqs的doAcquireShared()进入排队
return -1; //这里只做了不是当前线程的判断，如果是当前线程，这个地方不能进行排队，因为若已有写线程在排队的话，就会造成死锁，源码中else一句的英文备注就是说这个
} else if (readerShouldBlock()) { //没写锁，但可能有写锁在等待读锁释放！！需要排队
// 写锁空闲 且 公平策略决定 线程应当被阻塞
// 下面的处理是说，如果是已获取读锁的线程重入读锁时， 即使公平策略指示应当阻塞也不会阻塞。
// 否则，这也会导致死锁的。
if (firstReader == current) { //
// assert firstReaderHoldCount > 0;
} else {
// threadlocal 相关处理
if (rh.count == 0) // 需要阻塞且是非重入(还未获取读锁的)，获取失败
return -1;
}
}
if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) { // cas 抢锁成功
//threadlocal相关处理
return 1;
}
}
}
读锁的释放：
protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
if (firstReader == current) {// 清理firstReader缓存 或 readHolds里的重入计数
// assert firstReaderHoldCount > 0;
if (firstReaderHoldCount == 1)
firstReader = null;
else
firstReaderHoldCount--;
} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
rh = readHolds.get();
int count = rh.count;
if (count <= 1) { //完全释放读锁
readHolds.remove();
if (count <= 0)
throw unmatchedUnlockException();
}
--rh.count; // 主要用于重入退出
}
for (;;) {
int c = getState();
int nextc = c - SHARED_UNIT;
if (compareAndSetState(c, nextc))
// 释放读锁对其他读线程没有任何影响，
// 但可以允许等待的写线程继续，如果读锁、写锁都空闲。
return nextc == 0;
}
}
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读写锁的源码，读起来比想象中的难度大得多，原因是读锁的部分设计比较复杂，主要涉及锁降级，以及几个变量跟threadlocal优化性能的处理。照着《java并发编程的艺术》跟一些博客看了2天，还是没把这部分完全理清楚，这个艰苦的工作以后继续搞吧。
我们看一下关于锁的降级跟升级的问题，看是如何实现的：
锁降级的定义：锁降级指的是写锁降级为读锁。如果当前线程持有写锁，然后将其释放，最后再获取读锁，这种分段完成的过程不能称之为锁降级。锁降级指的是把持住(当前拥有的)写锁，再获取到读锁，随后释放(先前拥有的)写锁的过程。----《java并发编程的艺术》
这段话的理解是不难的，但要在读写锁的源码中去找到与之对应的逻辑是不太好找的。实际上：
if (exclusiveCount(c) != 0) {
if (getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
这个就是与之相关的逻辑代码，在tryAcquireShared跟fullTryAcquireShared(Thread current) 中都有体现。
上面的代码的意思是：当写锁被持有时，如果持有该锁的线程不是当前线程，就返回 “获取锁失败”，反之就会继续获取读锁。称之为锁降级。
关于锁降级，书中还给出了一个例子：
public void processCachedData() {
readLock.lock();
if(!update){
//必须先释放读锁
readLock.unlock();
//锁降级从写锁获取到开始
writeLock.lock();
try{
if(!update){
//准备数据的流程(略)
update = true;
}
readLock.lock();
}finally {
writeLock.unlock();
}
//锁降级完成，写锁降级为读锁
}
try{
//使用数据的流程
}finally {
readLock.unlock();
}
}
有一段文字说明：锁降级中的读锁获取是否必要呢？答案是必要的。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是直接释放写锁，假设另一个线程获取了写锁并修改了数据，那么当前线程无法感知该线程的数据更新。
可是，，，这里有个疑问，另一个线程获取了写锁，你当前线程还能获取读锁吗？既然不能获取，何来无法感受数据更新一说？这个地方感觉有点问题。网上博文基本千篇一律也是说可见性如何的，跟书中观点一样，我觉得不对，比较赞同https://www.jianshu.com/p/cd485e16456e这个所说的。
至于ThreadLocal相关代码，稍后再去理这里边的逻辑。
