AQS源码解析之ReadWriteLock的实现原理

# 1. 简介

## 1.1 AQS概述

在多线程开发中，为了保证线程安全，我们常常需要使用锁来实现对共享资源的访问控制。Java提供了一种基于AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 的机制来实现锁和同步的功能。

AQS是Java并发包中一个重要的基础框架，它提供了一个简单而强大的同步器，可以用来实现各种锁、阻塞队列等多种同步工具。

AQS的核心思想是将资源状态的管理委托给子类来实现，而AQS本身则负责管理线程的调度和等待队列的维护，为子类提供了一些通用的方法和策略。

## 1.2 ReadWriteLock概述

在实际的应用场景中，往往存在着对共享资源的读取操作和写入操作。当多个线程都只需要读取共享资源时，我们希望能够允许多个线程同时进行读操作，以提高并发性能；而当一个线程需要写入共享资源时，我们希望能够互斥地进行写操作，以保证数据的一致性。

Java提供了一个接口 ReadWriteLock，它定义了一种读写锁的机制，使得多个读操作可以并发进行，而写操作会互斥进行。在JDK中，ReentrantReadWriteLock类实现了这个接口，它提供了对读写锁的完整实现。

接下来，我们将深入了解读锁和写锁的实现细节，以及ReadWriteLock的原理和底层实现。

# 2. 读锁（Read Lock）的实现
读锁是一种共享锁，允许多个线程同时获取并持有锁。在读写锁中，读锁与写锁之间是互斥的，即在有线程持有写锁时，其他线程无法获取读锁。

#### 2.1 读锁的获取
读锁的获取是非互斥的，即多个线程可以同时获取读锁。当有线程持有写锁时，获取读锁的线程会被阻塞，直到写锁被释放。

// Java示例
public void acquireReadLock() {
    readLock.lock(); // 获取读锁
    try {
        // 执行读操作
    } finally {
        readLock.unlock(); // 释放读锁
    }
}

#### 2.2 读锁的释放
读锁的释放是简单而快速的操作，在读操作完成后即可释放读锁，不会引起线程切换或阻塞。

#### 2.3 读锁的排他性
读锁是非排他的，即多个线程可以同时持有读锁而不互斥。这使得读锁适用于读多写少的场景，提高了并发读的效率。

通过上述代码示例，我们可以看到读锁的获取和释放操作，以及它的非互斥特性，这是实现读写锁的重要组成部分。

# 3. 写锁（Write Lock）的实现

写锁是一种用于保护被修改的资源的锁，它与读锁不同的地方在于写锁是独占的，即同一时刻只允许一个线程获取写锁。

### 3.1 写锁的获取

写锁的获取需要满足以下条件：
- 没有其他线程持有读锁或写锁（即资源没有被其他线程占用）
- 没有其他线程正在等待读锁（避免读线程饥饿）

写锁的获取可以通过AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现。在AQS中，通过`acquire()`方法获取锁，具体实现如下：

public class WriteLock {
    private final Sync sync = new Sync();
    public void acquire() throws InterruptedException {
        sync.acquire(1);
    }
    // other methods...
}

### 3.2 写锁的释放

写锁的释放需要调用`release()`方法，具体实现如下：

public class WriteLock {
    private final Sync sync = new Sync();
    public void release() {
        sync.release(1);
    }
    // other methods...
}

### 3.3 写锁的排他性

写锁是独占的，即同一时刻只允许一个线程持有写锁。为了实现写锁的排他性，AQS中维护了一个表示锁状态的变量，通过修改这个变量来控制锁的获取和释放。

在写锁