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ReentrantReadWriteLock底层实现原理?

news 2024/10/25 12:26:47

ReentrantReadWriteLock 是 Java 中的一个锁实现，用于提供读写分离的锁机制。它允许多个线程并发地读取共享资源，但在进行写操作时，必须独占对该资源的访问。以下是 ReentrantReadWriteLock 的底层实现原理的详细介绍：

1. 继承结构

ReentrantReadWriteLock 继承自 AbstractOwnableSynchronizer，其内部的锁逻辑部分结合了 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）。它有两个主要的锁：读锁和写锁，分别管理读操作和写操作。

2. 内部状态管理

ReentrantReadWriteLock 内部维护了以下几个关键状态信息：

读锁计数：记录当前有多少个线程正在持有读锁。
写锁持有者：记录当前持有写锁的线程。
锁的状态：一个整数值，表示当前锁的情况（读锁计数、写锁状态等）。

这些状态信息通常是通过 AQS 提供的 getState() 和 setState() 方法进行管理。

3. 读锁的实现

当线程请求读锁时，ReentrantReadWriteLock 会执行以下步骤：

允许多个读操作：当没有线程持有写锁且有读锁请求时，可以将读计数增加。多个线程可以同时获取读锁，只要没有线程持有写锁。

具体实现：

public void lockRead() {if (writer == null) { // 检查是否有写锁int r = getState();setState(r + 1); // 增加读锁计数} else {// 如果有写锁，进入等待状态acquireQueued();}
}

4. 写锁的实现

当线程请求写锁时，ReentrantReadWriteLock 会执行以下步骤：

独占访问：写锁是独占的，确保在任何时间只有一个线程可以持有写锁。其他线程的读锁都会被阻塞，直到写锁被释放。

具体实现：

public void lockWrite() {// 检查其他线程当前是否持有读锁或写锁if (getReadCount() == 0 && writer == null) {setWriter(currentThread); // 当前线程获得写锁setState(1); // 设置锁的状态} else {// 进入等待状态acquireQueued();}
}

5. 公平与非公平

ReentrantReadWriteLock 有公平和非公平的实现。公平模式下，等待的线程将按顺序获取锁；非公平模式下，后请求的线程可能会在线程释放锁时插队。一旦设置了公平或非公平模式，ReentrantReadWriteLock 会按照对应的策略来选择锁的获取和释放方式。

6. 条件变量支持

ReentrantReadWriteLock 还支持条件变量，允许线程在特定条件下等待（通过 newCondition() 方法创建条件）。这通常与写锁一起使用以实现更加复杂的同步需求。

7. 使用示例

下面是一个简单的使用示例：

ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();rwLock.readLock().lock();
try {// 读取操作
} finally {rwLock.readLock().unlock();
}rwLock.writeLock().lock();
try {// 写入操作
} finally {rwLock.writeLock().unlock();
}