17.读写锁ReentrantWriteReadLock

读写锁ReentrantWriteReadLock，基于AQS的锁机制，实现ReadWriteLock接口。内部有两个锁，一个读锁和一个写锁，将AQS的state分成高16位和低16位作为信号量分给这两个锁使用。

特性

• 读锁共享
• 写锁互斥（也和读锁互斥）
• 可重入，写锁递归重入最大个数为1<< 16,读锁共享或递归重入最大数也是1<<16(因为共用了int型的state)
• 写锁可以降级为读锁，反之不行。

读写锁的使用主要在于其读锁可以共享，使得读操作较多的操作能高效并发。

读写锁的使用

• 创建锁对象

ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = readWriteLock.readLock();
Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();

• 读写锁保护临界区

readLock.lock();
try{
// 只读操作
}finally{
    readLock.unlock();
}


writeLock.lock();
try{
    //写操作
}finally{
    writeLock.unlock();
}

• 写锁降级（锁降级是为了让读线程及时感知到数据的变化。）

class CachedData {
   Object data;
   volatile boolean cacheValid;
   final ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();

   void processCachedData() {
     rwl.readLock().lock();
     if (!cacheValid) {
       // Must release read lock before acquiring write lock
       rwl.readLock().unlock();
       rwl.writeLock().lock();
       try {
         // Recheck state because another thread might have
         // acquired write lock and changed state before we did.
         if (!cacheValid) {
           data = ...
           cacheValid = true;
         }
         // 锁降级，此时锁为读锁，其他读线程可以读取到刚刚写入的值，但是其他的写线程不能抢占来修改上面刚刚改的数据，这一步保证了数据的有效期直到释放读锁。（只有释放了读锁写线程才能竞争锁）
         // Downgrade by acquiring read lock before releasing write lock
         rwl.readLock().lock();
       } finally {
         rwl.writeLock().unlock(); // Unlock write, still hold read
       }
     }

     try {
       use(data);
     } finally {
       rwl.readLock().unlock();
     }
   }
 }

如果上面示例代码不使用锁降级，只在最后的finally中释放写锁，那么当数据在本线程中修改之后，其他的读线程并不能感知，因为他们都阻塞了，数据的改变能一直维持到此线程释放写锁，其他读线程才有可能读到此线程写的值，但仅仅是可能，因为此线程释放写锁后，可能一个写线程抢占了锁，又一次修改了值，那么这个线程的修改其实对其他读线程来说，可能是不可见的。

原理

读写锁的原理简单来说就是组合了AQS的独占锁和共享锁，并且其内部有一些协作，比如锁降级，写锁和读锁的互斥等。