tryAcquireShared()方法是一个模板方法，AQS类中定义语义，子类实现，如果返回1，表示获取锁成功，还有剩余资源，返回0表示获取成功，没有剩余资源，返回-1表示失败。
// 尝试以共享模式获取，返回1表示获取锁成功，还有剩余资源,返回0表示获取成功，没有剩余资源，返回-1，表示失败 protected final int tryAcquireShared(int unused) { Thread current = Thread.currentThread(); int c = getState(); // exclusiveCount(c) 代表低 16 位, 写锁的 state，成立说明有线程持有写锁 // 写锁的持有者不是当前线程，则获取读锁失败，【写锁允许降级】 if (exclusiveCount(c) != 0 && getExclusiveOwnerThread() != current) return -1; // 高 16 位，代表读锁的 state，共享锁分配出去的总次数 int r = sharedCount(c); // 读锁是否应该阻塞 if (!readerShouldBlock() && r < MAX_COUNT && compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) { // 尝试增加读锁计数 // 加锁成功 // 加锁之前读锁为 0，说明当前线程是第一个读锁线程 if (r == 0) { firstReader = current; firstReaderHoldCount = 1; // 第一个读锁线程是自己就发生了读锁重入 } else if (firstReader == current) { firstReaderHoldCount++; } else { // cachedHoldCounter 设置为当前线程的 holdCounter 对象，即最后一个获取读锁的线程 HoldCounter rh = cachedHoldCounter; // 说明还没设置 rh if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) // 获取当前线程的锁重入的对象，赋值给 cachedHoldCounter cachedHoldCounter = rh = readHolds.get(); // 还没重入 else if (rh.count == 0) readHolds.set(rh); // 重入 + 1 rh.count++; } // 读锁加锁成功 return 1; } // 逻辑到这 应该阻塞，或者 cas 加锁失败 // 会不断尝试 for (;;) 获取读锁, 执行过程中无阻塞 return fullTryAcquireShared(current); } // 非公平锁 readerShouldBlock 偏向写锁一些，看 AQS 阻塞队列中第一个节点是否是写锁，是则阻塞，反之不阻塞 // 防止一直有读锁线程，导致写锁线程饥饿 // true 则该阻塞, false 则不阻塞 final boolean readerShouldBlock() { return apparentlyFirstQueuedIsExclusive(); } // 下面是公平锁的readerShouldBlock // 公平锁会检查 AQS 队列中是否有前驱节点, 没有(false)才去竞争 final boolean readerShouldBlock() { return hasQueuedPredecessors(); }
fullTryAcquireShared()方法是通过自旋的方式不断获取读锁，因为由于前面的readerShouldBlock返回false或者cas失败，导致没有获取到锁，需要不断重试。
final int fullTryAcquireShared(Thread current) { // 当前读锁线程持有的读锁次数对象 HoldCounter rh = null; for (;;) { int c = getState(); // 说明有线程持有写锁 if (exclusiveCount(c) != 0) { // 写锁不是自己则获取锁失败 if (getExclusiveOwnerThread() != current) return -1; } else if (readerShouldBlock()) { // 条件成立说明当前线程是 firstReader，当前锁是读忙碌状态，而且当前线程也是读锁重入 if (firstReader == current) { // assert firstReaderHoldCount > 0; } else { if (rh == null) { // 最后一个读锁的 HoldCounter rh = cachedHoldCounter; // 说明当前线程也不是最后一个读锁 if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) { // 获取当前线程的 HoldCounter rh = readHolds.get(); // 条件成立说明 HoldCounter 对象是上一步代码新建的 // 当前线程不是锁重入，在 readerShouldBlock() 返回 true 时需要去排队 if (rh.count == 0) // 防止内存泄漏 readHolds.remove(); } } if (rh.count == 0) return -1; } } // 越界判断 if (sharedCount(c) == MAX_COUNT) throw new Error("Maximum lock count exceeded"); // 读锁加锁，条件内的逻辑与 tryAcquireShared 相同 if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) { if (sharedCount(c) == 0) { firstReader = current; firstReaderHoldCount = 1; } else if (firstReader == current) { firstReaderHoldCount++; } else { if (rh == null) rh = cachedHoldCounter; if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) rh = readHolds.get(); else if (rh.count == 0) readHolds.set(rh); rh.count++; cachedHoldCounter = rh; // cache for release } return 1; } } }
doAcquireShared()是在获取读锁失败的时候加入AQS队列的逻辑。
private void doAcquireShared(int arg) { // 将当前线程关联到一个 Node 对象上, 模式为共享模式 final Node node = addWaiter(Node.SHARED); boolean failed = true; try { boolean interrupted = false; for (;;) { // 获取前驱节点 final Node p = node.predecessor(); // 如果前驱节点就头节点就去尝试获取锁 if (p == head) { // 再一次尝试获取读锁 int r = tryAcquireShared(arg); // r >= 0 表示获取成功 if (r >= 0) { //【这里会设置自己为头节点，唤醒相连的后序的共享节点】 setHeadAndPropagate(node, r); p.next = null; // help GC if (interrupted) selfInterrupt(); failed = false; return; } } // 是否在获取读锁失败时阻塞 park 当前线程 if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) interrupted = true; } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
setHeadAndPropagate()方法是在后续读锁被唤醒后，抢到锁要处理的逻辑，包括修改队列的头结点，以及唤醒队列中的下一个共享节点。
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) { Node h = head; // 设置自己为 head 节点 setHead(node); // propagate 表示有共享资源（例如共享读锁或信号量），为 0 就没有资源 if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 || (h = head) == null || h.waitStatus < 0) { // 获取下一个节点 Node s = node.next; // 如果当前是最后一个节点，或者下一个节点是【等待共享读锁的节点】 if (s == null || s.isShared()) // 唤醒后继节点 doReleaseShared(); } }
解锁原理
图解过程
由于上面t1线程加的写锁，所有其他的线程都被阻塞了，只有在t1线程解锁以后，其他线程才能被唤醒，我们现在看下t1线程被唤醒了，会发生什么？
- t1线程执行解锁
w.unlock()成功，修改AQS中的state。
- 这里的state变为了0_0。
- AQS当前占用线程exclusiveOwnerThread属性变为null。
- t1线程唤醒队列中等待的老二， 为什么不是老大，因为老大是一个空节点，不会设置任何的线程。t2线程被唤醒后，抢锁成功，修改state中高16位为1。
- 老二的线程节点变为蓝色节点
- AQS中的state变为1_0。
- t2线程恢复运行，设置原来的老二节点为头节点
- t2线程要做的事情还没结束呢，因为是共享模式，它现在释放了，就此时也唤醒队列中的下一个共享节点。
- t3线程恢复去竞争读锁成功，这时state的高位+1，变成2。
- 这时候t3线程所在的Node设置为头节点，同时发现对列的下一个节点不是共享节点，而是独占节点，就不会唤醒后面的节点了。
- 之后t2线程和t3线程进入尾声，执行
r.unlock操作，state的计数减一，直到变为0。
- 最后写锁线程t4被唤醒，去抢占锁成功，整个流程结束。
上面是整个解锁的流程，下面深入源码验证这个流程。
源码解析
- 写锁释放流程
WriteLock类的unlock()方法是入口方法，调用tryRelease()方法释放锁，如果成功，调用unparkSuccessor()方法唤醒线程。
public void unlock() { // 释放锁 sync.release(1); } public final boolean release(int arg) { // 尝试释放锁 if (tryRelease(arg)) { Node h = head; // 头节点不为空并且不是等待状态不是 0，唤醒后继的非取消节点 if (h != null && h.waitStatus != 0) unparkSuccessor(h); return true; } return false; }
tryRelease()方法是AQS提供的模板方法，返回true表示成功，false失败，由自定义同步器实现。
protected final boolean tryRelease(int releases) { if (!isHeldExclusively()) throw new IllegalMonitorStateException(); int nextc = getState() - releases; // 因为可重入的原因, 写锁计数为 0, 才算释放成功 boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0; if (free) // 设置占用线程为null setExclusiveOwnerThread(null); setState(nextc); return free; }
- 读锁释放流程
ReadLock类的unlock()方法是释放共享锁的入口方法。
public void unlock() { sync.releaseShared(1); } public final boolean releaseShared(int arg) { if (tryReleaseShared(arg)) { doReleaseShared(); return true; } return false; }
tryReleaseShared()方法是由AQS提供的模板方法，由自定义同步器实现。
protected final boolean tryReleaseShared(int unused) { //自选 for (;;) { int c = getState(); int nextc = c - SHARED_UNIT; // 读锁的计数不会影响其它获取读锁线程, 但会影响其它获取写锁线程，计数为 0 才是真正释放 if (compareAndSetState(c, nextc)) // 返回是否已经完全释放了 return nextc == 0; } }
调用doReleaseShared()方法唤醒等待的线程，这个方法调用的地方有两处，还记得吗，一个这是里的解锁，还有一个是前面加共享锁阻塞的地方，唤醒后获取锁成功，也会调用doReleaseShared()方法。
private void doReleaseShared() { // 如果 head.waitStatus == Node.SIGNAL ==> 0 成功, 下一个节点 unpark // 如果 head.waitStatus == 0 ==> Node.PROPAGATE for (;;) { Node h = head; if (h != null && h != tail) { int ws = h.waitStatus; // SIGNAL 唤醒后继 if (ws == Node.SIGNAL) { // 因为读锁共享，如果其它线程也在释放读锁，那么需要将 waitStatus 先改为 0 // 防止 unparkSuccessor 被多次执行 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) continue; // 唤醒后继节点 unparkSuccessor(h); } // 如果已经是 0 了，改为 -3，用来解决传播性 else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) continue; } // 条件不成立说明被唤醒的节点非常积极，直接将自己设置为了新的 head， // 此时唤醒它的节点（前驱）执行 h == head 不成立，所以不会跳出循环，会继续唤醒新的 head 节点的后继节点 if (h == head) break; } }
总结
本文讲解了读写锁ReentrantReadWriteLock的整个加锁、解锁的实现原理，并从源码的角度深入分析，希望对大家有帮助。
