Java并发包源码学习系列：ReentrantReadWriteLock读写锁解析
系列传送门：
- Java并发包源码学习系列：AbstractQueuedSynchronizer
- Java并发包源码学习系列：CLH同步队列及同步资源获取与释放
- Java并发包源码学习系列：AQS共享式与独占式获取与释放资源的区别
- Java并发包源码学习系列：ReentrantLock可重入独占锁详解
ReadWriteLock读写锁概述
我们之前说到，ReentrantLock是独占锁，某一时刻只有一个线程可以获取该锁，而实际上会存在很多读多写少的场景，而读操作本身并不会存在数据竞争问题，如果使用独占锁，可能会导致其中一个读线程使其他的读线程陷入等待，降低性能。
针对这种读多写少的场景，读写锁应运而生。读写锁允许同一时刻有多个读线程访问，但在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。我们先来看看Java中的读写锁顶级接口吧，位于：java.util.concurrent.locks包下：
public interface ReadWriteLock {
// 读锁
Lock readLock();
// 写锁
Lock writeLock();
}
相信你会一下子就明白，读写锁其实就是维护了一对锁，一个写锁一个读锁，通过读写分离的策略，允许多个线程同时获取读锁，大大提高并发性。
读写锁案例
JavaDoc文档写的非常详细，给我们举了一个ReentrantReadWriteLock的使用例子，我们直接来看看：
class CachedData {
Object data;
volatile boolean cacheValid;
// 创建读写锁实例
final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
void processCachedData() {
// 获取读锁
rwl.readLock().lock();
// 缓存失效的情况
if (!cacheValid) {
// 释放掉读锁，必须！在获取写锁之前给读锁释放了
rwl.readLock().unlock();
// 获取写锁
rwl.writeLock().lock();
try {
// 重新检查状态，因为在等待写锁的过程中，可能前面有其他写线程执行过了
if (!cacheValid) {
data = ...
cacheValid = true;
}
// 持有写锁的情况下，获取读锁的，称为 “锁降级”
rwl.readLock().lock();
} finally {
// 释放写锁，此时还剩一个读锁
rwl.writeLock().unlock();
}
}
try {
use(data);
} finally {
// 释放读锁
rwl.readLock().unlock();
}
}
}
稍微总结一下，详细的在后面的解析部分：
ReentrantReadWriteLock读写锁分为读锁和写锁，读锁是共享锁，写锁是独占锁。
持有写锁的线程可以继续获取读锁，称为锁降级。
ReentrantReadWriteLock架构总览
ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock的实现，其实看到这个名儿：可重入的读写锁，我们就大概可以猜测一下它的意思了。除了实现了readLock()和writeLock()两个方法之外，还提供了一些重要方法，我们待会会一一解析。
public class ReentrantReadWriteLock
implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = -6992448646407690164L;
/** 内部维护ReadLock */
private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;
/** 内部维护WriteL */
private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;
/** 读、写锁公用一个AQS的Sync的实例 */
final Sync sync;
/** 默认使用非公平模式 */
public ReentrantReadWriteLock() {
this(false);
}
/** 初始化读锁和写锁实例 */
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
readerLock = new ReadLock(this);
writerLock = new WriteLock(this);
}
public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock() { return writerLock; }
public ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock() { return readerLock; }
/**
* AQS的实现
*/
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
// ...
}
/**
* Sync 非公平版本的实现
*/
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -8159625535654395037L;
final boolean writerShouldBlock() {
return false; // writers can always barge
}
final boolean readerShouldBlock() {
return apparentlyFirstQueuedIsExclusive();
}
}
/**
* Sync 公平版本的实现
*/
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -2274990926593161451L;
final boolean writerShouldBlock() {
return hasQueuedPredecessors();
}
final boolean readerShouldBlock() {
return hasQueuedPredecessors();
}
}
/**
* 可以通过ReentrantReadWriteLock#readLock方法得到一个读锁实例
*/
public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = -5992448646407690164L;
private final Sync sync;
protected ReadLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
sync = lock.sync;
}
// 可以看到读锁使用的是共享模式
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
public void unlock() {
sync.releaseShared(1);
}
//...省略tryLock、lockInterruptibly等方法
}
/**
* 可以通过ReentrantReadWriteLock#writeLock方法获得一个写锁实例
*/
public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = -4992448646407690164L;
private final Sync sync;
protected WriteLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
sync = lock.sync;
}
// 可以看到读锁使用的是独占模式
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
public void unlock() {
sync.release(1);
}
//...省略tryLock、lockInterruptibly等方法
}
我们大概总结一下：
- ReentrantReadWriteLock内部维护了ReadLock和WriteLock两个内部类，他们都委托Sync实现具体功能【Sync是AQS的实现，这个之前讲的非常清楚咯】。
- 与ReentrantLock一样，也提供了公平与非公平两种实现：FairSync和NonfairSync，他们是Sync的实现类，两种区别参见：公平与非公平策略的差异
- ReadLock和WriteLock实例可以通过
readLock()和writeLock()两个方法获得。 - ReadLock使用了共享模式、WriteLock使用了独占模式，两者区别参见：Java并发包源码学习系列：AQS共享式与独占式获取与释放资源的区别。
Sync重要字段及内部类表示
我们在学习AQS的时候说到过，AQS的关键就是同步状态字段state，例如以ReentrantLock为例，它的state为0表示锁空闲，为1表示有锁被获取，大于1表示锁被同一个线程重入。
但已知读写锁需要维护两种状态，仅用一个整型变量state如何表示呢？读写锁利用按位切割的思想，巧妙地将state分割为两部分：
- 高16位：表示读状态，代表读锁的获取次数【包括重入次数】，由于共享模式，可以有多个线程获取锁，且可以重入。
- 低16位：表示写状态，代表写锁的可重入次数，独占模式，只有一个线程可以获得写锁，但是可以表示可重入次数。
注意区别这两者的区别。
/*
* Read vs write count extraction constants and functions.
* Lock state is logically divided into two unsigned shorts:
* The lower one representing the exclusive (writer) lock hold count,
* and the upper the shared (reader) hold count.
*/
static final int SHARED_SHIFT = 16;
// 共享锁状态单位值 65536
static final int SHARED_UNIT = (1 << SHARED_SHIFT);
// 共享锁线程最大个数 65535
static final int MAX_COUNT = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
// 排他锁掩码 65535 二进制表示 15个1
static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
/** 返回读锁的获取次数【包括重入次数】 无符号补0右移16位，其实就是获取高16位 */
static int sharedCount(int c) { return c >>> SHARED_SHIFT; }
/** 返回写锁可重入次数 将高16位抹去，其实就是获取低16位 */
static int exclusiveCount(int c) { return c & EXCLUSIVE_MASK; }
- sharedCount：无符号补0右移16位，其实就是获取高16位。
- exclusiveCount：将高16位抹去，其实就是获取低16位。
// 记录每个线程持有的读锁数量
static final class HoldCounter {
// 持有的读锁数
int count = 0;
// Use id, not reference, to avoid garbage retention
// 线程id
final long tid = getThreadId(Thread.currentThread());
}
/**
* ThreadLocal subclass. Easiest to explicitly define for sake
* of deserialization mechanics.
* ThreadLocal的子类
*/
static final class ThreadLocalHoldCounter
extends ThreadLocal<HoldCounter> {
// 每个线程都需要记录获取读锁的次数，判断是否重入
public HoldCounter initialValue() {
return new HoldCounter();
}
}
// ThreadLocalHoldCounter继承ThreadLocal
// 存放除去第一个获取读锁线程外的其他线程获取读锁的可重入次数
private transient ThreadLocalHoldCounter readHolds;
// 记录最后一个获取读锁的线程获取读锁的可重入次数
private transient HoldCounter cachedHoldCounter;
// 记录第一个获取到读锁的线程
private transient Thread firstReader = null;
// 记录第一个获取到读锁的线程获取读锁的可重入次数
private transient int firstReaderHoldCount;
Sync() {
// 初始化readHolds
readHolds = new ThreadLocalHoldCounter();
// 保证readHolds的内存可见性
setState(getState()); // ensures visibility of readHolds
}
写锁的获取
ReentrantReadWriteLock中的写锁通过WriteLock实现。
void lock()
写锁是独占锁，某一时刻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到读锁和写锁，当前请求写锁的线程会被阻塞挂起。
写锁是可重入锁，如果当前线程已经获取该锁，再次获取只是简单地把可重入次数+1后直接返回。
// ReentrantReadWriteLock.WriteLock#lock
public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {
private final Sync sync;
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
}
// AQS # acquire
public final void acquire(int arg) {
// 调用子类实现的tryAcquire，如果位false，则加入阻塞队列，阻塞
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
// ReentrantReadWriteLock.Sync#tryAcquire
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
/*
* Walkthrough:
* 1. If read count nonzero or write count nonzero
* and owner is a different thread, fail.
* 2. If count would saturate, fail. (This can only
* happen if count is already nonzero.)
* 3. Otherwise, this thread is eligible for lock if
* it is either a reentrant acquire or
* queue policy allows it. If so, update state
* and set owner.
*/
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
int w = exclusiveCount(c);
// c != 0表示读锁或者写锁已经被某个线程获取了
if (c != 0) {
// c != 0 && w == 0表示有线程获取了读锁，share count此时不为0。
// c != 0 && w != 0并且当前线程不是写锁拥有者，返回false
// 意思是只要有读锁或写锁被占用，这次获取写锁就会失败
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
return false;
//走到这里说明当前线程就是已经获取写锁的，判断可重入的次数是否超过了最大值
if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// 设置可重入的次数，不需要CAS，因为走到这里必然是写锁重入
setState(c + acquires);
return true;
}
// 走到这，表示 c==0，此时为第一个线程尝试获取写锁。
// 如果写锁不需要block，进行cas操作，成功则表示获取成功
if (writerShouldBlock() ||
!compareAndSetState(c, c + acquires))
return false;
// 经过前面的步骤之后，到这一步，才设置锁的持有者为当前线程
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
boolean writerShouldBlock()
writerShouldBlock方法实现，公平与非公平有差异：
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -2274990926593161451L;
final boolean writerShouldBlock() {
// 返回是否存在前驱节点，会先看看前面有没有在排队的
return hasQueuedPredecessors();
}
}
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -8159625535654395037L;
// 总是返回false，直接去cas
final boolean writerShouldBlock() {
return false; // writers can always barge
}
}
很明显了，对于非公平锁来说，该方法永远返回false，表示一定会且直接会走到compareAndSetState(c, c + acquires)这一步，通过CAS尝试获取写锁，获取成功就设置状态，之后当前线程会被设置为锁的持有者，失败则返回false。
意思是：非公平模式下，会直接尝试cas去抢这个写锁，抢不到再排队；而对于公平模式来说，如果阻塞队列中，当前线程存在前驱节点，就放弃CAS争夺写锁的过程。
void lockInterruptibly()
类似于ReentrantLock的lockInterruptibly()方法，当其他线程调用了该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程就会抛出InterruptedException异常。
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
sync.acquireInterruptibly(1);
}
//AQS
public final void acquireInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (!tryAcquire(arg))
doAcquireInterruptibly(arg);
}
boolean tryLock()
尝试获取写锁，如果当前没有其他线程持有写锁或读锁，则当前线程获取写锁会成功，返回true。
如果当前已经有其他线程持有写锁或读锁则该方法直接返回false，且当前线程并不会被阻塞。
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。
public boolean tryLock( ) {
return sync.tryWriteLock();
}
// AQS
final boolean tryWriteLock() {
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c != 0) {
int w = exclusiveCount(c);
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
return false;
if (w == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
}
if (!compareAndSetState(c, c + 1))
return false;
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
其实和lock方法的逻辑大差不大，只是采用lock方法的非公平锁逻辑。
boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit)
类似于ReentrantLock的tryLock(long timeout,TimeUnit unit)方法。
尝试获取写锁，如果获取失败会将当前线程挂起指定时间，时间到了之后当前线程被激活，如果还是没有获取到锁，就返回false。
另外，该方法会对中断进行的响应，如果其他线程调用了当前线程的interrupt()方法，响应中断，抛出异常。
写锁的释放
void unlock()
尝试释放锁，如果当前线程持有该锁，调用该方法会让该线程对该线程持有的AQS状态减1，如果减1之后当前状态值为0，则当前线程会释放该锁。
如果当前线程没有持有该锁而调用了该方法，抛出IllegalMonitorStateException异常。
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
// AQS
public final boolean release(int arg) {
// 尝试释放锁
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
// 如果释放成功，叫醒后继节点
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
// ReentrantReadWriteLock.Sync#tryAcquire
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected final boolean tryRelease(int releases) {
// 当前线程没有持有该锁而调用了该方法
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
int nextc = getState() - releases;
// 判断一下是不是需要释放锁了
boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0;
// 清空一下
if (free)
setExclusiveOwnerThread(null);
// state没有到0，仅仅是设置state而已
setState(nextc);
// 如果写锁全部释放，返回true，上面的方法就会唤醒之后的节点
return free;
}
}
读锁的获取
ReentrantReadWriteLock中的读锁通过ReadLock实现，ps:读锁的获取与释放相对于写锁来说，较为复杂。
void lock()
// ReentrantReadWriteLock.ReadLock#lock
public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {
private final Sync sync;
public void lock() {
sync.acquireShared(1);
}
}
// AQS # acquireShared
public final void acquireShared(int arg) {
// 调用子类实现的tryAcquireShared，如果为false，则加入阻塞队列，阻塞
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireShared(arg);
}
// ReentrantReadWriteLock.Sync#tryAcquire
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected final int tryAcquireShared(int unused) {
/*
* Walkthrough:
* 1. If write lock held by another thread, fail.
* 2. Otherwise, this thread is eligible for
* lock wrt state, so ask if it should block
* because of queue policy. If not, try
* to grant by CASing state and updating count.
* Note that step does not check for reentrant
* acquires, which is postponed to full version
* to avoid having to check hold count in
* the more typical non-reentrant case.
* 3. If step 2 fails either because thread
* apparently not eligible or CAS fails or count
* saturated, chain to version with full retry loop.
*/
Thread current = Thread.currentThread();
// 获取当前状态值
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0 && // 说明有线程持有写锁
getExclusiveOwnerThread() != current) // 并且不是当前线程持有写锁
return -1; // 失败
//----- 这里提一嘴，上面如果持有写锁的是自己，就还是可以获取读锁的 -----//
// 获取读锁计数
int r = sharedCount(c);
// 读锁获取是否需要阻塞，若不成功将会进入fullTryAcquireShared进行重试
if (!readerShouldBlock() &&
r < MAX_COUNT && // 判断读锁获取次数是否溢出
// 尝试将高16位+1，低16位不变，如果获取成功则表示获取到了读锁
compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
// ----- 能走到这里表示当前线程获取读锁成功 ----- //
// r==0表示第一个线程获取读锁 ，也有可能之前有线程但被释放了，当前自然就是第一个啦
if (r == 0) {
firstReader = current; // 记录一下firstReader【每次将读锁获取次数从0变成1】
firstReaderHoldCount = 1; // 记录一下持有的读锁数量 1
// 来到这里 c != 0 且 firstReader == current ，表示firstReader可重入了
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++; // 直接计数加1
} else {
// cachedHoldCounter 使用来缓存最后一个获取读锁的线程的，之后用rh表示
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
// 如果rh还没缓存 或者 存的不是当前线程
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
// 那就更新一下cachedHoldCounter 为当前线程的HoldCounter
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
// 走到这里，说明缓存的是当前线程，但是count是0
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
// count 加1
rh.count++;
}
return 1; // 大于0表示获取到了共享锁
}
// 类似tryAcquireShared，自旋获取，这里失败的话，就得进阻塞队列去了嗷
return fullTryAcquireShared(current);
}
}
boolean readerShouldBlock()
readerShouldBlock方法实现，公平与非公平有差异：
static final class FairSync extends Sync {
final boolean readerShouldBlock() {
// 看看阻塞队列中是否已经有其他元素在排队
return hasQueuedPredecessors();
}
}
static final class NonfairSync extends Sync {
final boolean readerShouldBlock() {
/* As a heuristic to avoid indefinite writer starvation,
* block if the thread that momentarily appears to be head
* of queue, if one exists, is a waiting writer. This is
* only a probabilistic effect since a new reader will not
* block if there is a waiting writer behind other enabled
* readers that have not yet drained from the queue.
*/
// 判断阻塞队列中 第一个节点是否是来获取写锁的，如果是的话，让这个写锁先来。
return apparentlyFirstQueuedIsExclusive();
}
}
具体看下非公平锁的实现，apparentlyFirstQueuedIsExclusive方法：
final boolean apparentlyFirstQueuedIsExclusive() {
Node h, s;
return (h = head) != null && // 队列是否为空
(s = h.next) != null && // 是否存在第一个元素
!s.isShared() && // 第一个元素是否正在尝试获取写锁
s.thread != null; // 该元素的线程是否为null
}
联系起来解释：
!readerShouldBlock()：如果队列里面存在一个元素，判断第一个元素是不是正在尝试获取写锁，如果是的话，这个让这个元素先来，它的优先级很高。r < MAX_COUNT：判断当前获取读锁的线程是否达到最大值。compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)：执行CAS操作将AQS状态值的高16位值增加1。
其实就是：看看队列里面的第一个节点是不是在尝试获取写锁，如果是的话，就让他先来。如果你在获取读锁，那不好意思，乖乖地去CAS吧，看谁能抢到。
如果没有获取到读锁，会怎么办呢？进入fullTryAcquireShared逻辑看看：
int fullTryAcquireShared(Thread)
/**
* Full version of acquire for reads, that handles CAS misses
* and reentrant reads not dealt with in tryAcquireShared.
*/
final int fullTryAcquireShared(Thread current) {
/*
* 这段代码和tryAcquireShared部分冗余，但总体更加简单
*/
HoldCounter rh = null;
// 自旋
for (;;) {
int c = getState();
// 已经有线程获取了写锁
if (exclusiveCount(c) != 0) {
// 且获取写锁的线程不是当前线程，那就直接进队，如果是当前线程，走到cas去，锁降级的过程
if (getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
} else if (readerShouldBlock()) {
// 走到这一步，表示写锁没被占有，且阻塞队列中有其他线程在等待
// firstReader线程重入读锁，直接快进到下面的cas
if (firstReader == current) {
// assert firstReaderHoldCount > 0;
} else {
if (rh == null) {
rh = cachedHoldCounter;
// cachedHoldCounter 没有缓存或缓存的不是当前线程
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) {
// 如果当前线程从来没有初始化ThreadLocal中的值，get方法会进行初始化
rh = readHolds.get();
// 表示上一行代码是初始化的，执行remove
if (rh.count == 0)
readHolds.remove();
}
}
// 排队
if (rh.count == 0)
return -1;
}
}
if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// cas操作成功，表示获取读锁了，接下来设置firstReader或firstReaderHoldCount
if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
if (sharedCount(c) == 0) {
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++;
} else {
// 将cachedHoldCounter设置为当前线程
if (rh == null)
rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
cachedHoldCounter = rh; // cache for release
}
return 1;
}
}
}
接下来读锁的几个方法和写锁其实差不太多，源码就不贴了，感兴趣的小伙伴可以自己看看。
void lockInterruptibly()
类似于lock()方法，区别在于，该方法能够中断响应，当其他线程调用该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程抛出InterruptedException异常。
boolean tryLock()
尝试读取锁，如果当前没有其他线程持有写锁，则当前线程会获取读锁成功，返回true。
如果当前已经有其他线程持有写锁，则直接返回false，不会阻塞。
如果当前线程已经持有了该读锁，则利用AQS将state的高16位加1，返回true。
boolean tryLock(long timeout,TimeUnit unit)
类似于tryLock，不同的是，设定了超时时间，超时时间到了，如果没有读取到读锁，直接返回false。
可中断响应，当其他线程调用该线程的interrupt()方法中断了当前线程时，当前线程抛出InterruptedException异常。
读锁的释放
void unlock()
public void unlock() {
sync.releaseShared(1);
}
// AQS
public final boolean releaseShared(int arg) {
// 如果tryReleaseShared返回true，释放一个由于获取写锁而被阻塞的线程
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
if (firstReader == current) {
// 如果firstReaderHoldCount为1，这次解锁之后，就会变成0了，将firstReader设置为null
if (firstReaderHoldCount == 1)
firstReader = null;
else
// 否则减1就可以
firstReaderHoldCount--;
} else {
// 判断cacheHoldCounter是否缓存的是当前线程，如果不是的话，需要从ThreadLocal中取。
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
rh = readHolds.get();
int count = rh.count;
if (count <= 1) {
// 不再持有锁了，调用remove，防止内存泄露
readHolds.remove();
if (count <= 0)
throw unmatchedUnlockException();
}
--rh.count;
}
// 无限循环，保证CAS操作成功
for (;;) {
// 获取状态值
int c = getState();
int nextc = c - SHARED_UNIT;
// CAS 操作更新状态值。CAS操作如果不成功，会一直循环
if (compareAndSetState(c, nextc))
// 如果更新成功，查看当前状态值是否为0，如果为0说明已经没有读线程占用读锁
// 如果不为0，则说明还有其他线程持有读锁，返回false
return nextc == 0;
}
}
}
锁降级的理解
锁降级就意味着写锁是可以降级为读锁的，但是需要遵循先获取写锁、获取读锁在释放写锁的次序。注意如果当前线程先获取写锁，然后释放写锁，再获取读锁这个过程不能称之为锁降级，锁降级一定要遵循那个次序。
注意，作者Doug Lea并没有说写锁更为高级，如果有线程持有读锁，那么写锁获取也需要等待，但源码中确实可以看出给写锁一些特殊照顾，如在非公平模式下，为了提高吞吐量，如果发现第一个节点是获取写锁的线程，直接获取成功。
锁降级的部分，源码中是这样体现的：
int c = getState();
// 已经有线程获取了写锁
if (exclusiveCount(c) != 0) {
// 且获取写锁的线程不是当前线程，那就直接进队，如果是当前线程，走到cas去，锁降级的过程
if (getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
锁降级中读锁的获取是否必要？
假如当前线程 A 不获取读锁而是直接释放了写锁，这个时候另外一个线程 B 获取了写锁，那么这个线程 B 对数据的修改是不会对当前线程 A 可见的。
如果获取了读锁，则线程B在获取写锁过程中判断如果有读锁还没有释放则会被阻塞，只有当前线程 A 释放读锁后，线程 B 才会获取写锁成功。
总结
-
ReentrantReadWriteLock底层使用AQS实现，利用AQS的状态值的高16位表示获取到读锁的个数，低16位标识获取到写锁的线程的可重入次数，通过CAS对其进行操作实现读写分离，适用于读多写少的场景。
-
ReentrantReadWriteLock的三个特性：
- 公平性：支持公平和非公平两种模式。
- 重入性：支持重入，读写锁都支持最多65535个。
- 锁降级：先获取写锁，再获取读锁，再释放写锁，写锁就能降级为读锁。
-
读写锁：读写锁允许同一时刻有多个读线程访问，但在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。
参考阅读
-
方腾飞：《Java并发编程的艺术》
-
DougLea：《Java并发编程实战》
