读取进程：解读 JDK GIT 中的 AQS 读写锁谜题
2023-11-06 08:31:12
深入探秘 AQS 读写锁：firstReader 和 cacheHoldCounter
在并发编程中，读写锁是一种至关重要的工具，它能够控制对共享资源的访问，防止竞争条件和数据不一致。在 Java 中，读写锁由 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 类实现，而 AQS 读写锁的核心数据结构之一就是 HoldCount 对象。每个线程都有一个 HoldCount 对象，用来跟踪线程对 AQS 读写锁的持有计数。
理解 HoldCount 对象
HoldCount 对象是一个 ThreadLocal 类型的对象，它维护了该线程对 AQS 读写锁的持有计数。当一个线程获取读锁时，HoldCount 对象的 readHoldCount 字段会增加 1；当一个线程获取写锁时，HoldCount 对象的 writeHoldCount 字段会增加 1。当一个线程释放锁时，相应的字段会减少 1。
firstReader 和 cacheHoldCounter 的作用
firstReader 和 cacheHoldCounter 是 HoldCount 对象中的两个特殊字段。firstReader 字段记录了第一个获取读锁的线程，而 cacheHoldCounter 字段记录了该线程获取读锁的次数。那么，为什么需要专门维护 firstReader 和 cacheHoldCounter 呢？
巧妙的 AQS 读写锁设计
AQS 读写锁的实现非常巧妙，它使用了一个队列来管理等待获取锁的线程。当一个线程尝试获取锁时，它会先尝试获取队列头部的锁，如果队列头部没有锁，那么该线程就会加入队列并等待。当队列头部的锁被释放时，队列头部的线程就会获得锁，并从队列中删除。
AQS 读写锁的巧妙之处在于，它对读锁和写锁采用了不同的处理方式。读锁是共享锁，多个线程可以同时持有读锁，而写锁是排他锁，一次只能有一个线程持有写锁。
firstReader 和 cacheHoldCounter 的巧妙应用
为了实现这种不同的处理方式，AQS 读写锁使用了 firstReader 和 cacheHoldCounter 字段。当一个线程获取读锁时，它会将自己设置为 firstReader 字段的值，并将自己的持有计数存储在 cacheHoldCounter 字段中。当另一个线程试图获取读锁时，它会检查 firstReader 字段的值，如果 firstReader 字段不为 null，那么它就知道已经有线程持有读锁了，因此它会加入队列并等待。
当一个线程释放读锁时，它会将 firstReader 字段设置为 null，并将自己的持有计数从 cacheHoldCounter 字段中减去。当队列头部的线程获得锁时，它会将自己设置为 firstReader 字段的值，并将自己的持有计数存储在 cacheHoldCounter 字段中。
AQS 读写锁的魅力
AQS 读写锁的巧妙之处在于，它通过 firstReader 和 cacheHoldCounter 字段实现了对读锁和写锁的不同处理方式。这种巧妙的设计使得 AQS 读写锁成为 Java 并发编程中非常有用的工具。
代码示例
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class AQSRWLockDemo {
private static final ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
public static void main(String[] args) {
// 获取读锁
rwLock.readLock().lock();
try {
// 读操作
} finally {
rwLock.readLock().unlock();
}
// 获取写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
// 写操作
} finally {
rwLock.writeLock().unlock();
}
}
}
常见问题解答
-
什么是读写锁？
答：读写锁是一种并发控制工具，它允许多个线程同时持有读锁，但一次只能有一个线程持有写锁。 -
AQS 读写锁是如何实现的？
答：AQS 读写锁使用队列来管理等待获取锁的线程，并使用 firstReader 和 cacheHoldCounter 字段来区分读锁和写锁。 -
firstReader 字段的作用是什么？
答：firstReader 字段记录了第一个获取读锁的线程。 -
cacheHoldCounter 字段的作用是什么？
答：cacheHoldCounter 字段记录了第一个获取读锁的线程的持有计数。 -
AQS 读写锁的优点是什么？
答：AQS 读写锁实现高效，并且可以对读锁和写锁进行不同的处理，提高并发性能。
