探秘 ReentrantReadWriteLock：深入浅出话写锁，揭开 AQS 加锁内幕

ReentrantReadWriteLock 写锁加锁剖析

模版方法：写锁加锁套路

ReentrantReadWriteLock 的写锁如何加锁？它采用了模版方法模式，将加锁逻辑分解成多个步骤，然后通过不同的子类来实现这些步骤，从而实现不同的加锁策略。写锁的加锁模版方法如下：

public void acquire(int acquires) {
    if (!tryAcquire(acquires)) {
        doAcquireShared(acquires);
        if (hasQueuedPredecessors()) {
            doAcquireQueued(acquires);
        }
    }
}

tryAcquire：尝试获取锁

tryAcquire 方法尝试获取锁，如果成功则返回 true，否则返回 false。对于写锁来说，如果当前没有其他线程持有锁，则可以成功获取锁。否则，只能等待其他线程释放锁。

protected boolean tryAcquire(int acquires) {
    return state == 0 && compareAndSetState(0, acquires);
}

doAcquireShared：获取共享锁

doAcquireShared 方法尝试获取共享锁，如果成功则返回 true，否则返回 false。对于写锁来说，共享锁就是读锁，因此 doAcquireShared 方法实际上就是尝试获取读锁。

private void doAcquireShared(int acquires) {
    if (tryAcquireShared(acquires) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(acquires);
}

doAcquireQueued：进入队列等待

doAcquireQueued 方法将当前线程加入等待队列，然后等待其他线程释放锁。当锁被释放时，当前线程将被唤醒并继续执行。

private void doAcquireQueued(int acquires) {
    boolean interrupted = false;
    try {
        for (;;) {
            final Node node = addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == null) {
                    int r = acquireQueued(node, acquires);
                    if (r == -1) {
                        if (interrupted)
                            throw new InterruptedException();
                        continue;
                    }
                    return;
                }
                if (p.nextWaiter == null) // fairness check
                {
                    interrupted = Thread.interrupted();
                    break;
                }
            }
        }
    } catch (InterruptedException ex) {
        cancelAcquire(node);
        throw ex;
    }
}

总结

ReentrantReadWriteLock 的写锁加锁逻辑相对复杂，但它背后的原理并不难理解。通过将加锁逻辑分解成多个步骤，并通过不同的子类来实现这些步骤，ReentrantReadWriteLock 实现了灵活的加锁策略。这种设计思想也体现了模版方法模式的精髓：将不变的部分抽象成模版方法，而将可变的部分留给子类来实现。

常见问题解答

• Q：tryAcquire 方法失败的原因是什么？
  • A： 另一个线程已经持有写锁或读锁。
• Q：doAcquireShared 方法失败的原因是什么？
  • A： 写锁已经被另一个线程持有。
• Q：doAcquireQueued 方法做了什么？
  • A： 将当前线程加入等待队列并等待写锁释放。
• Q：公平锁是如何实现的？
  • A： doAcquireQueued 方法会检查当前线程的前一个节点是否仍然存在，如果不存在，则当前线程将被唤醒。
• Q：ReentrantReadWriteLock 如何防止死锁？
  • A： ReentrantReadWriteLock 通过不允许写锁降级为读锁，以及在写锁降级为写锁之前释放所有读锁来防止死锁。