ReentrantReadWriteLock获取写锁和锁降级

      由于在AbstractQueuedSynchronizer中用 int state 表示锁状态，ReentrantReadWriteLock要在一个变量上维护读和写2个锁状态，ReentrantReadWriteLock把state 切分为2个部分，高16位表示读，低16位表示写，即

 

0000000000000000      0000000000000000

高16位读状态                低16位写状态

 

       同步状态通过位运算维护状态，假设当前同步状态为S，写状态等于S & 0x0000FFFF （低16位全为1，高16位全抹去），读状态等于S>>>16（无符号补零右移16位）

在 ReentrantReadWriteLock源码中：

static final int SHARED_SHIFT   = 16;
static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT);
static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;

/** Returns the number of shared holds represented in count  */
static int sharedCount(int c)    { return c >>> SHARED_SHIFT; }
/** Returns the number of exclusive holds represented in count  */
static int exclusiveCount(int c) { return c & EXCLUSIVE_MASK; }

0x0000FFFF 对应EXCLUSIVE_MASK, sharedCount(int c) 返回当前读状态，exclusiveCount返回当前写状态，和上面的计算方法一样。由此得出： S不等于0时，当写状态(S & 0x0000FFFF)等于0时，读状态(S>>>16)大于0，即读锁已被读取。

1   写锁的获取

ReentrantReadWriteLock.WriteLock的lock()方法：

public void lock() {
sync.acquire(1);
}

       调用内部Sync.acquire(int arg),即AbstractQueuedSynchronizer中的acquire(int  arg),之前已经对该方法分析过，该方法为模板方法，独占式获取锁，内部调用子类(ReentrantReadWriteLock.Sync)的tryAcquire(int arg):

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
/*
     * Walkthrough:
     * 1. If read count nonzero or write count nonzero
     *    and owner is a different thread, fail.
     * 2. If count would saturate, fail. (This can only
     *    happen if count is already nonzero.)
     * 3. Otherwise, this thread is eligible for lock if
     *    it is either a reentrant acquire or
     *    queue policy allows it. If so, update state
     *    and set owner.
     */
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
int w = exclusiveCount(c);
if (c != 0) {
// (Note: if c != 0 and w == 0 then shared count != 0)
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
return false;
if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
// Reentrant acquire
setState(c + acquires);
return true;
    }
if (writerShouldBlock() ||
        !compareAndSetState(c, c + acquires))
return false;
    setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}

该方法先获取同步状态c和写状态w。

(1)当c!=0 并且w = 0时 表示当前读锁被读取，以及当前线程不是获取写锁的线程时，则不能获取写锁。原因在于：读写锁要确保写锁的操作对读锁课件，如果允许读锁在已被获取的情况下获取写锁，那么正在运行的其他读线程就无法感知到写线程的操作。因此，只有等待其他读线程都释放了读锁，写锁才能被当前线程获取，一旦写锁被获取，其他读写线程的后续访问均被阻塞。

(2)当前线程为已获取写锁的线程时，更新state，返回成功。

(3)当c=0时，表示没有读写锁和写锁，获取写锁。

2 锁降级

       锁降级是指写锁降级为读锁。如果当前线程拥有写锁，然后将其释放，最后再获取读锁，这种分段完成的过程不叫锁降级。锁降级是指把持住(当前拥有)写锁，再获取到读锁，然后释放(先前拥有的)写锁的过程。锁降级中读锁的获取是否有必要呢？答案是必要的。主要是为了保证数据的可见性，如果当前线程不获取读锁而是直接释放写锁，假设此刻另一个线程T获取了写锁了并修改了数据，那么当前线程无法感知到线程T的数据更新。如果当前线程获取读锁，即遵循锁降级的步骤，则线程T将会被阻塞，直到当前线程使用数据并释放读锁之后，线程T才能获取写锁进行数据更新。

ReentrantReadWriteLock并不支持锁升级(把持读锁，获取写锁，最后释放读锁的过程)。目的也是保证数据可见性。如果读锁已经被多个线程获取，其中任意线程成功获取了写锁并更新了数据，则其更新数其他获取到读锁的线程是不可见的。