1.简介
如ReentrantLock都是排他锁，这些锁在同一时刻只允许一个线程进行访问，而读写锁在同一时刻可以允许多个读线程访问，但是在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。读写锁维护了一对锁，一个读锁和一个写锁，通过分离读锁和写锁，使得并发性相比一般的排他锁有了很大提升。
在没有读写锁之前，只能通过Java的等待通知机制，就是当写操作开始时，所有晚于写操作的读操作均会进入等待状态，只有写操作完成并进行通知之后，所有等待的读操作才能继续执行（写操作之间依靠synchronized关键进行同步），这样做的目的是使读操作能读取到正确的数据，不会出现脏读。改用读写锁实现上述功能，只需要在读操作时获取读锁，写操作时获取写锁即可。当写锁被获取到时，后续（非当前写 操作线程）的读写操作都会被阻塞，写锁释放之后，所有操作继续执行。
Java并发包提供读写锁接口ReadWriteLock的实现是 ReentrantReadWriteLock。其具有的特性包括：
- 公平性选择：支持非公平和公平的获取锁方式。但非公平的吞吐量大于公平的。
- 重入锁：支持重入锁，即获取读锁之后还能再次获取读锁，获取写锁后还能再次获取读锁或写锁。
- 锁降级：允许获取写锁，获取读锁，释放写锁的次序，即写锁可以降级为读锁。
2.读写锁的接口与示例
1. ReentrantReadWriteLock相关API：ReadWriteLock仅定义了获取读锁和写锁的两个方法，即readLock()方法和writeLock()方法，而其实现——ReentrantReadWriteLock，除了接口方法之外，还提供了一些便于外界监控其内部工作状态的方法。如
（1）public int getReadLockCount()：返回当前读锁被获取的次数，但不是占用该锁的线程数，也就是说，一个线程如果n次获取该锁，该方法返回n，而不是1。
（2） public int getReadHoldCount()：返回当前线程获取读锁的次数。
（3） public boolean isWriteLocked()：判断写锁是否被获取。
（4）public int getWriteHoldCount()：获取写锁被获取的次数。
2.读写锁使用实例：
public class TestReadWriteLock {
static ReadWriteLock lock=new ReentrantReadWriteLock();
static Lock read=lock.readLock();
static Lock write=lock.writeLock();
static HashMap<String, Object> map=new HashMap<String, Object>();
static Object get(String key){
read.lock();
try {
return map.get(key);
} finally {
read.unlock();
}
}
static void put(String key,Object value){
write.lock();
try {
map.put(key, value);
} finally {
write.unlock();
}
}
static void clear(){
write.lock();
try {
map.clear();
} finally {
write.unlock();
}
}
}以一个非线程安全的HashMap实现了一个简单的线程安全的HashMap，在读操作get(String key)方法中，需要获取读锁，这使 得并发访问该方法时不会被阻塞。写操作put(String key,Object value)方法和clear()方法，在更新HashMap时必须提前获取写锁，当获取写锁后，其他线程对于读锁和写锁的获取均被阻塞，而 只有写锁被释放之后，其他读写操作才能继续。
3.读写锁底层实现
1.读写状态表示同步状态
读写锁同样依赖自定义同步器来实现同步功能，而读写状态就是其同步器的同步状态。以ReentrantLock中自定义同步器的实现为例，同步状态表示锁被一个线程重复获取的次数，而读写锁的自定义同步器需要在同步状态（一个整型变量）上维护多个读线程和一个写线程的状态，使得该状态的设计成为读写锁实现的关键。
在一个整形变量中维护多个状态，需要使用“按位切割方法”，在读写锁中，我们需要将一个整形变量表示为读和写两种状态，所以会将整型变量分割为两部分，高16位表示读状态，低16为表示写状态。
通过位运算便可以确定读写状态。假设当前同步状态值为S，写状态等于S&0x0000FFFF（将高16位全部抹去），读状态等于S>>>16（无符号补0右移 16位）。当写状态增加1时，等于S+1，当读状态增加1时，等于S+(1<<16)，也就是 S+0x00010000。
2.写锁的获取与释放
写锁是一个支持重进入的排它锁。如果当前线程已经获取了写锁，则增加写状态。如果当前线程在获取写锁时，读锁已经被获取（读状态不为0）或者该线程不是已经获取写锁的线程， 则当前线程进入等待状态，源码如下：
final boolean tryWriteLock() {
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c != 0) {
int w = exclusiveCount(c);
if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
return false;
if (w == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
}
if (!compareAndSetState(c, c + 1))
return false;
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}该方法除了重入条件（当前线程为获取了写锁的线程）之外，增加了一个读锁是否存在的判断。如果存在读锁，则写锁不能被获取，原因在于：读写锁要确保写锁的操作对读锁可见，如果允许读锁在已被获取的情况下对写锁的获取，那么正在运行的其他读线程就无法感知到当前写线程的操作。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，而写锁一旦被获取，则其他读写线程的后续访问均被阻塞。
写锁的释放与ReentrantLock的释放过程基本类似，每次释放均减少写状态，当写状态为0时表示写锁已被释放，从而等待的读写线程能够继续访问读写锁，同时前次写线程的修改对后续读写线程可见。
3.读锁的获取与释放
读锁是一个支持重进入的共享锁，它能够被多个线程同时获取，在没有其他写线程访问 （或者写状态为0）时，读锁总会被成功地获取，而所做的也只是（线程安全的）增加读状态。如果当前线程已经获取了读锁，则增加读状态。如果当前线程在获取读锁时，写锁已被其他线程 获取，则进入等待状态。源码如下：
final boolean tryReadLock() {
Thread current = Thread.currentThread();
for (;;) {
int c = getState();
if (exclusiveCount(c) != 0 &&
getExclusiveOwnerThread() != current)
return false;
int r = sharedCount(c);
if (r == MAX_COUNT)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
if (r == 0) {
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++;
} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
}
return true;
}
}
}读状态是所有线程获取读锁次数的总和，而每个线程各自获取读锁的次数只能选择保存在ThreadLocal中，由线程自身维护。
在tryAcquireShared(int unused)方法中，如果其他线程已经获取了写锁，则当前线程获取读锁失败，进入等待状态。如果当前线程获取了写锁或者写锁未被获取，则当前线程（线程安全， 依靠CAS保证）增加读状态，成功获取读锁。 读锁的每次释放（线程安全的，可能有多个读线程同时释放读锁）均减少读状态，减少的值是（1<<16）。
4.锁降级
锁降级指的是写锁降级成为读锁。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能称之为锁降级。锁降级是指把持住（当前拥有的）写锁，再获取到 读锁，随后释放（先前拥有的）写锁的过程。
static Object putAndget(String key,Object value){
write.lock();
try {
read.lock();
map.put(key, value);
} finally {
write.unlock();
}
try {
return map.get(key);
} finally {
read.unlock();
}
}
