Java 读写锁 ReadWriteLock 原理与应用场景详解 _生活百科

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Java并发编程提供了读写锁，主要用于读多写少的场景，今天我就重点来讲解读写锁的底层实现原理@mikechen
什么是读写锁？读写锁并不是JAVA所特有的读写锁（Readers-Writer Lock）顾名思义是一把锁分为两部分：读锁和写锁，其中读锁允许多个线程同时获得，因为读操作本身是线程安全的，而写锁则是互斥锁，不允许多个线程同时获得写锁，并且写操作和读操作也是互斥的。
所谓的读写锁（Readers-Writer Lock），顾名思义就是将一个锁拆分为读锁和写锁两个锁。
其中读锁允许多个线程同时获得，而写锁则是互斥锁，不允许多个线程同时获得写锁，并且写操作和读操作也是互斥的。

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为什么需要读写锁？Synchronized 和 ReentrantLock 都是独占锁，即在同一时刻只有一个线程获取到锁。
然而在有些业务场景中，我们大多在读取数据，很少写入数据，这种情况下，如果仍使用独占锁，效率将及其低下。
针对这种情况，Java提供了读写锁——ReentrantReadWriteLock 。
主要解决：对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那么频繁的场景。
读写锁的特点

公平性：读写锁支持非公平和公平的锁获取方式，非公平锁的吞吐量优于公平锁的吞吐量，默认构造的是非公平锁
可重入：在线程获取读锁之后能够再次获取读锁，但是不能获取写锁，而线程在获取写锁之后能够再次获取写锁，同时也能获取读锁
锁降级：线程获取写锁之后获取读锁，再释放写锁，这样实现了写锁变为读锁，也叫锁降级

读写锁的使用场景ReentrantReadWriteLock适合读多写少的场景：
读锁ReentrantReadWriteLock.ReadLock可以被多个线程同时持有, 所以并发能力很高。
写锁ReentrantReadWriteLock.WriteLock是独占锁, 在一个线程持有写锁时候, 其他线程都不能在抢占, 包含抢占读锁都会阻塞。
ReentrantReadWriteLock的使用场景总结：其实就是读读并发、读写互斥、写写互斥而已，如果一个对象并发读的场景大于并发写的场景，那就可以使用 ReentrantReadWriteLock来达到保证线程安全的前提下提高并发效率。
读写锁的主要成员和结构图1. ReentrantReadWriteLock的继承关系

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public interface ReadWriteLock {/*** Returns the lock used for reading.** @return the lock used for reading.*/Lock readLock();/*** Returns the lock used for writing.** @return the lock used for writing.*/Lock writeLock();}读写锁 ReadWriteLock
读写锁维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，一个用于写入操作。
只要没有写入，读取锁可以由多个读线程同时保持,写入锁是独占的。
2.ReentrantReadWriteLock的核心变量

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ReentrantReadWriteLock类包含三个核心变量：

ReaderLock：读锁,实现了Lock接口
WriterLock：写锁,也实现了Lock接口
Sync：继承自AbstractQueuedSynchronize(AQS),可以为公平锁FairSync 或非公平锁NonfairSync

3.ReentrantReadWriteLock的成员变量和构造函数
/** 内部提供的读锁 */private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;/** 内部提供的写锁 */private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;/** AQS来实现的同步器 */final Sync sync;/*** Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with* 默认创建非公平的读写锁*/public ReentrantReadWriteLock() {this(false);}/*** Creates a new {@code ReentrantReadWriteLock} with* the given fairness policy.** @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy*/public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();readerLock = new ReadLock(this);writerLock = new WriteLock(this);}读写锁的实现原理ReentrantReadWriteLock实现关键点，主要包括：

读写状态的设计
写锁的获取与释放
读锁的获取与释放
锁降级

1.读写状态的设计
之前谈ReentrantLock的时候,Sync类是继承于AQS，主要以int state为线程锁状态,0表示没有被线程占用， 1表示已经有线程占用。
同样ReentrantReadWriteLock也是继承于AQS来实现同步，那int state怎样同时来区分读锁和写锁的？
如果在一个整型变量上维护多种状态，就一定需要“按位切割使用”这个变量， ReentrantReadWriteLock将int类型的state将变量切割成两部分：