ReentrantLock/ReentrantReadWriteLock/BlockingQueue原理
解决线程安全问题使用ReentrantLock就可以，但是ReentrantLock是独占锁，某时只有一个线程可以获取该锁，而实际中会有写少读多的场景，显然ReentrantLock满足不了这个需求，所以ReentrantReadWriteLock应运而生。
ReentrantReadWriteLock采用读写分离的策略，允许多个线程可以同时获取读锁。
读写锁内部维护了两个锁，一个用于读操作，一个用于写操作。所有ReadWriteLock实现都必须保证writeLock操作的内存同步效果也要保持与相关readLock的联系。也就是说，成功获取读锁的线程会看到写入锁之前版本所做的所有更新。
ReentrantReadWriteLock支持以下功能：
- 支持公平和非公平的获取锁的方式；
- 支持可重入，读线程在获取了读锁后还可以获取读锁；写线程在获取了写锁之后既可以再次获取写锁又可以获取读锁；
- 还允许从写入锁降级为读取锁，其实现方式是：先获取写入锁，然后获取读锁，最后释放写锁。但是，从读取锁升级为写入锁是不允许的；
- 读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断；
- Condition支持，仅写入锁提供了Condition实现，读取锁不支持Condition，readLock().newCondition()会抛出异常；
读写锁内部维护了一个ReadLock和一个WriteLock，它们依赖Sync实现具体功能。而Sync继承自AQS，并且也提供了公平和非公平的实现。
我们知道AQS中只维护了一个state状态，而ReentrantReadWriteLock则需要维护读状态和写状态，一个state怎么表示读和写两种状态呢？ReentrantReadWriteLock巧妙地使用state的高16位表示读状态，也就是获取到的读锁的次数；使用低16位表示获取到写锁的线程的可重入次数。
写锁的获取与释放：
1、void lock()方法
写锁是个独占锁，某时只有一个线程可以获取该锁。如果当前没有线程获取到读锁和写锁，则当前线程可以获取到写锁然后返回。如果当前已经有线程获取到读锁和写锁，则当前请求写锁的线程会被阻塞挂起。另外，写锁是可重入锁，如果当前线程已经获取到了该锁，再次获取只是简单地把可重入次数加1后直接返回。
2、void lockInterruptibly()方法
类似于lock方法，它的不同之处在于，它会对中断进行响应，也就是当其他线程调用了该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程会抛出异常InterruptedException异常。
3、boolean tryLock()方法
尝试获取写锁，如果当前没有其他线程持有写锁或者读锁，则当前线程获取写锁会成功，然后返回true。如果当前已经有其他线程持有写锁或者读锁则该方法直接返回false，且当前线程并不会阻塞。如果当前线程已经持有了该写锁则简单增加AQS的状态值后直接返回true。
4、boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
与tryAcquire()的不同之处在于，多了超时时间参数，如果尝试获取写锁失败则会把当前线程挂起指定时间，待超时时间到后当前线程被激活，如果还是没有获取到写锁则返回false。另外，该方法会对中断进行响应，也就是当其他线程调用了该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程会抛出InterruptedException异常。
5、void unlock()
尝试释放锁，如果当前线程持有该锁，调用方法会让该线程对该线程持有的AQS状态值减1，如果减去1后当前状态值位0则当前线程会释放该锁，否则仅仅减1而已。如果当前线程没有持有该锁而调用了该方法则会抛出IllegalMonitorStateException异常。
读锁的获取与释放：
1、void lock()
获取读锁，如果当前没有其他线程持有写锁，则当前线程可以获取读锁，AQS的状态值state的高16位的值会增加1，然后方法返回。否则如果其他一个线程持有写锁，则当前线程会被阻塞。
2、void lockInterruptibly()
类似lock方法，不同之处在于，该方法会对中断进行响应，也就是当其他线程调用了该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程会抛出InterruptedException异常。
3、boolean tryLock()
尝试获取读锁，如果当前没有其他线程持有写锁，则当前线程获取读锁会成功，然后返回true。如果当前已经有其他线程持有写锁则该方法直接返回false，且当前线程并不会阻塞。如果当前线程已经持有了该读锁则简单增加AQS的状态值高16位后直接返回true。
4、boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
与tryLock()的不同之处在于，多了超时时间参数，如果尝试获取读锁失败则会把当前线程挂起指定时间，待超时时间到后当前线程被激活，如果还是没有获取到读锁则返回false。另外，该方法会对中断进行响应，也就是当其他线程调用了该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程会抛出InterruptedException异常。
应用：
使用ReentrantReadWriteLock实现线程安全的list：
public class ReentrantLockList {
// 线程不安全的list
private ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();
// 独占锁
private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
private final Lock readLock = lock.readLock();
private final Lock writeLock = lock.writeLock();
// 添加元素
public void add(String e) {
// 加锁
System.out.println("add方法 加锁");
writeLock.lock();
try {
// 添加元素
array.add(e);
}finally {
// 最后释放锁
System.out.println("add方法 释放锁");
writeLock.unlock();
}
}
// 删除元素
public void remove(String e) {
writeLock.lock();
try {
array.remove(e);
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
// 获取数据
public String get(int index) {
// 加读锁
System.out.println("get方法 加锁");
readLock.lock();
try {
return array.get(index);
}finally {
System.out.println("get方法 释放锁");
readLock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread[] ts = new Thread[10];
Thread[] td = new Thread[30];
ReentrantLockList reentrantLockList = new ReentrantLockList();
// 创建10个线程添加元素
for (int i=0;i<10;i++) {
ts[i] = new Thread(() ->{
reentrantLockList.add("el");
});
ts[i].start();
}
for (int i=0;i<10;i++) {
ts[i].join();
}
// 读取元素
for (int j=0;j<30;j++) {
td[j] = new Thread(() -> {
System.out.println(reentrantLockList.get(6));
});
td[j].start();
}
for (int j=0;j<30;j++) {
td[j].join();
}
}
}
总结：
ReentrantReadWriteLock底层使用AQS实现，巧妙地使用AQS的状态值的高16位表示获取到读锁的个数，低16位表示获取写锁的线程的可重入次数，并通过CAS对其进行操作实现读写分离，这在读多写少的场景下比较适用。
