Java 读写锁

对于一个读写锁来说，同一时刻，可以有多个线程拿到读锁，只有一个线程拿到写锁。一旦一个线程拿到写锁，他们任何想要获取读锁或者写锁的线程，都必须等待。

考虑下面这种情况

Thread1: A.readlock -> ... (已经拿到读锁)
Thread2: A.readlock->... (Thread1拿到读锁之后，Thread2也去请求读锁)

很简单，这种情况Thread2也可以顺利拿到读锁，没有任何问题。

如果这时候有个Thread3，他在Thread1拿到读锁之后，Thread2请求读锁之前，去请求写锁。

Thread1: A.readlock -> ... (已经拿到读锁)
Thread3: A.writelock->...(请求写锁)
Thread2: A.readlock->... 

那么这种情况下，Thread2和Thread3会继续往下执行么？
Thread3显然是要等待的。Thread2呢？答案是：不一定。

这要取决于读写锁的实现方法。

linux内核的rwlock是读写锁的最简单的参考实现。它用一个整数counter代表一个rwlock。0代表没有人占有锁，-1代表有一个线程持有着写锁， 正整数n代表有n个线程持有读锁。要拿读锁时，如果counter小于0， 则继续循环测试，直到counter非负。然后给counter加1，拿锁成功。(当然，得保证“在counter非负的情况下加1”这个操作的原子性，一般通过spinlock或者bit spinlock实现)。可见，如果已经有一个线程拿着读锁还未释放，另一个线程获取读锁会立即成功。

这个实现很简单，但是存在公平性的问题：写者可能会被饿死。 如果有很多线程相续拿到读锁然后释放读锁，保持counter的值始终大于0，那写者就一直拿不到写锁。http://lwn.net/Articles/364583/

一个办法是在rwlock元数据中增加一个标记，代表是否有写者在等待读者。读者要拿读锁时，先要等待这个标记的清除。笔者曾经在嵌入式环境中，使用和修改过这样的读写锁。更加先进的方法，是让等待者排一个FIFO队列，比较著名的是MCS lock和CLH lock。

Java的ReentrantReadWriteLock，就是基于CLH算法。
正是由于这个排队算法，由于Thread2在Thread3之前，因此Thread2必须等Thread3拿到锁，做完事情，并且释放，才能获得读锁。

下面是一个简单的实验的代码

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock;
        final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock;
        ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(false);
        readLock = lock.readLock();
        writeLock = lock.writeLock();

        System.out.println("main: before readLock.lock()");
        readLock.lock();
        System.out.println("main: after readLock.lock()");

        Thread tw = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("tw: before writeLock.lock()");
                writeLock.lock();
                System.out.println("tw: after writeLock.lock()");
            }
        };

        Thread tr = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("tr: before readLock.lock()");
                readLock.lock();
                System.out.println("tr: after readLock.lock()");
            }
        };

        try {
            tw.start();
            Thread.sleep(1000);
            tr.start();
            tw.join();
            tr.join();
        } catch (InterruptedException ie) {
        }
    }
}