AQS实现的Mutex和ReentrantLock基本都是排他锁，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的提升。

除了保证写操作对读操作的可见性以及并发性的提升之外，读写锁能够简化读写交互场景的编程方式。假设在程序中定义一个共享的用作缓存数据结构，它大部分时间提供读服务（例如查询和搜索），而写操作占有的时间很少，但是写操作完成之后的更新需要对后续的读服务可见。

在没有读写锁支持（java5之前）的时候，如果需要完成上述工作就要使用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关键字进行同步），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，编程方式相对于使用等待通知机制的实现方式，简单明了。

一般情况下，读写锁的性能都会比排他锁好，因为大多数场景读是多于写的。在读多于写的情况下，读写锁能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。java并发包提供读写锁的实现是ReentrantReadWriteLock，它的特性如下所示：

读写锁的接口与示例

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，这些方法如下所示:

接下来，通过一个缓存示例说明读写锁的使用方式：

public class Cache {
    static Map map = new HashMap();
    static ReentrantReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    static Lock r = rwl.readLock();
    static Lock w = rwl.writeLock();

    /**
     * 获取一个key对应的value
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public static final Object get(String key) {
        r.lock();
        try {
            return map.get(key);
        } finally {
            r.unlock();
        }
    }

    /**
     * 设置key对应的value，并返回旧的value
     *
     * @param key
     * @param value
     * @return
     */
    public static final Object put(String key, Object value) {
        w.lock();
        try {
            return map.put(key, value);
        } finally {
            w.unlock();
        }
    }

    /**
     * 清空所有的内容
     */
    public static final void clear() {
        w.lock();
        try {
            map.clear();
        } finally {
            w.unlock();
        }
    }
}
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上述示例中，Cache组合一个非线程安全的HashMap作为缓存的实现，同时使用读写锁的读锁和写锁来保证Cache是线程安全的。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。Cache使用读写锁提升读操作的并发性，也保证每次写操作对所有的读写操作的可见性，同时简化了编程方式。

读写锁的实现分析

ReentrantReadWriteLock的实现，主要包括：

• 读写状态的设计
• 写锁的获取与释放
• 锁降级

读写状态的设计

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。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的实现，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。

如果在一个整型变量上维护多种状态，就一定需要“按位切割使用”这个变量，读写锁将比那辆切分成了两部分，高16位表示读，低16位表示写，划分如下：

当前同步状态表示一个线程已经获取了写锁，且重进入了两次，同时也连续获取了两次读锁。

读写锁是如何迅速确定读和写各自的状态呢？答案是通过位运算。

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。

根据状态的划分能得出一个推论：S不等于0时，当写状态（S&0X0000FFFF）等于0时，则读状态（S>>>16）大于0，即读锁已被获取。

写锁的获取与释放

写锁时一个支持重进入的排他锁。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，获取写锁的代码如下（ReentrantReadWriteLock的tryAcquire方法）：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
    Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();
    int w = exclusiveCount(c);
    if (c != 0) {
        // 存在读锁或者当前获取线程不是已经获取写锁的线程
        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;
}
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