Java并发编程——ReentrantReadWriteLock

一、读写锁

有这样一种场景：

• 1、如果对一个共享资源的写操作没有读操作那么频繁，这个时候可以允许多个线程同时读取共享资源；
• 2、但是如果有一个线程想去写这些共享资源，那么其他线程此刻就不应该对这些资源进行读和写操作了。

Java中的ReentrantReadWriteLock正是为这种场景提供的锁。该类里面包括了读锁和写锁。

1.1、可获取读锁的情况

• 没有其他线程正在持有写锁；
• 尝试获取读锁的线程同时持有写锁。

1.2、可获取写锁的情况

• 没有其他线程正在持有读锁；
• 没有其他线程正在持有写锁。

1.3、读写锁特点

• 允许并发读：只要没有线程正在更新数据，那么多个线程就可以同时读取数据；
• 只能独占写：只要有一个线程正在写数据，那么就会导致其他线程的读或者写均被阻塞；但写的线程可以获取读锁，并通过释放写锁，让锁降级为读锁；(不能由读锁升级为写锁)
• 只要有一个线程正在读数据，那么其他线程的写入就会阻塞，直到读锁被释放；
• 公平性：支持非公平锁和公平锁，非公平锁吞吐量较高；
• 可重入：无论是读锁还是写锁都是支持可重入的。

读写锁可以增加更新不频繁而读取频繁的共享数据结构的吞吐量。

二、ReentrantReadWriteLock读写锁

ReentrantReadWriteLock是Lock的另一种实现方式，我们已经知道了ReentrantLock是一个排他锁，同一时间只允许一个线程访问，而ReentrantReadWriteLock允许多个读线程同时访问，但不允许写线程和读线程、写线程和写线程同时访问。相对于排他锁，提高了并发性。在实际应用中，大部分情况下对共享数据（如缓存）的访问都是读操作远多于写操作，这时ReentrantReadWriteLock能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。

读写锁内部维护了两个锁，一个用于读操作，一个用于写操作。所有 ReadWriteLock实现都必须保证 writeLock操作的内存同步效果也要保持与相关 readLock的联系。也就是说，成功获取读锁的线程会看到写入锁之前版本所做的所有更新。

ReentrantReadWriteLock支持以下功能：

• 1、支持公平和非公平的获取锁的方式；

• 2、支持可重入。读线程在获取了读锁后还可以获取读锁；写线程在获取了写锁之后既可以再次获取写锁又可以获取读锁；

• 3、还允许从写入锁降级为读取锁，其实现方式是：先获取写入锁，然后获取读取锁，最后释放写入锁。但是，从读取锁升级到写入锁是不允许的；

• 4、读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断；

• 5、Condition支持。仅写入锁提供了一个 Conditon 实现；读取锁不支持 Conditon ，readLock().newCondition() 会抛出 UnsupportedOperationException。

三、ReentrantReadWriteLock使用

3.1 更新缓存

public class CachedData {

    private Map<String,String> cacheData = new HashMap<>();

    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public String queryCachedData(String key) {
        //获取读锁
        lock.readLock().lock();
        try{
            //如果缓存有效, 直接使用data
            String data = cacheData.get(key);
            if(!StringUtils.isEmpty(data)){
                return data;
            }
        }finally {
            //释放读锁
            lock.readLock().unlock();
        }

        //获取写锁
        lock.writeLock().lock();
        try{
            //如果缓存无效，更新cache;
            String data = loadCachedData(key);
            cacheData.put(key,data);
            return data;
        }finally {
            //释放写锁
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

3.2 支持并发读写的ArrayList

public class ReadWriteList<E> {

    private List<E> list = new ArrayList<>();
    
    private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    
    private final Lock readLock = lock.readLock();    //读锁
    
    private final Lock writeLock = lock.writeLock();    //写锁


    public ReadWriteList(E... initialElements) {
        list.addAll(Arrays.asList(initialElements));
    }

    public void add(E element) {
        writeLock.lock();
        try {
            list.add(element);
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }

    public E get(int index) {
        readLock.lock();
        try {
            return list.get(index);
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }

    public int size() {
        readLock.lock();
        try {
            return list.size();
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
}

四、实现原理

ReentrantReadWriteLock是可重入读写锁的实现。我们先来看看涉及到的类：

可以看到，ReentrantReadWriteLock中也具有非公平锁NonfairSync和公平锁FairSync的实现。同时ReentrantReadWriteLock组合了两把锁：写锁WriteLock和读锁ReadLock。

看看具体的构造函数：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    /** Inner class providing readlock */
    private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;

    /** Inner class providing writelock */
    private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;

    final Sync sync;

    public ReentrantReadWriteLock() {
        this(false);
    }

    public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
        readerLock = new ReadLock(this);
        writerLock = new WriteLock(this);
    }

    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {

    }
}   

可以发现，ReentrantReadWriteLock默认是非公平锁，可以通过参数fair控制是创建非公平锁还是公平锁。同时ReentrantReadWriteLock持有了写锁和读锁。

而本质上，读锁和写锁都是通过持有ReentrantReadWriteLock.sync来进行加锁和释放锁的，用的是同一个AQS，Sync类提供

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        protected ReadLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
            // 引用的是ReentrantReadWriteLock的sync实例
            sync = lock.sync;
        }
    }

    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        protected WriteLock(ReentrantReadWriteLock lock) {
            // 引用的是ReentrantReadWriteLock的sync实例
            sync = lock.sync;
        }
    }       
}   

基于对AQS原理的理解，知道sync是读写锁实现的关键，而aqs中核心是state字段和双端等待队列。下面我们来看看具体的实现。

4.1 提前了解的内容

在查看ReentrantReadWriteLock之前，您需要了解以下内容：

4.1.1、Sync.HoldCounter类

读锁计数器类，为每个获取读锁的线程进行计数。Sync类中有一个cachedHoldCounter字段，该字段主要是缓存上一个线程的读锁计数器，节省ThreadLocal查找次数。

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        static final class HoldCounter {
            // 某个读线程的重入次数
            int count = 0;
            // Use id, not reference, to avoid garbage retention
            // 某个线程的tid字段
            final long tid = getThreadId(Thread.currentThread());
        }
    }   
}   

4.1.2、Sync.ThreadLocalHoldCounter类

当前线程持有的可重入读锁的数量，当数量下降到0的时候进行删除。

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        static final class ThreadLocalHoldCounter extends ThreadLocal<HoldCounter> {
            public HoldCounter initialValue() {
                return new HoldCounter();
            }
        }
    }   
}   

4.1.3、Sync类的属性

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        // 高16位为读锁，低16位为写锁
        static final int SHARED_SHIFT   = 16;
        // 读锁单位
        static final int SHARED_UNIT    = (1 << SHARED_SHIFT);
        // 读锁最大数量
        static final int MAX_COUNT      = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
        // 写锁最大数量
        static final int EXCLUSIVE_MASK = (1 << SHARED_SHIFT) - 1;
        // 本地线程计数器
        private transient ThreadLocalHoldCounter readHolds;
        // 缓存的计数器
        private transient HoldCounter cachedHoldCounter;
        // 第一个读线程
        private transient Thread firstReader = null;
        // 第一个读线程的计数
        private transient int firstReaderHoldCount;     
    }
}

该属性中包括了读锁、写锁线程的最大量。本地线程计数器等。

4.1.4、Sync类的构造函数

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        Sync() {
            // 本地线程计数器
            readHolds = new ThreadLocalHoldCounter();
            // 设置AQS的状态
            setState(getState()); // ensures visibility of readHolds
        }
    }
}

在Sync的构造函数中设置了本地线程计数器和AQS的状态state。

4.1.5、读写锁中AQS的state状态设计

AQS中的state为了能够同时记录读锁和写锁的状态，把32位变量分为了两部分：

如上图，高16位存储读状态，读锁是共享锁，这里记录持有读锁的线程数；低16位是写状态，写锁是排他锁，这里0表示没有线程持有，大于0表示持有线程对锁的重入次数。

假设当前同步状态值为S，get和set的操作如下：

• 1）获取写状态：S&0x0000FFFF:将高16位全部抹去

• 2）获取读状态：S>>>16:无符号补0，右移16位

• 3）写状态加1：S+1

• 4）读状态加1：S+（1<<16）即S + 0x00010000

在代码层的判断中，如果S不等于0，当写状态（S&0x0000FFFF），而读状态（S>>>16）大于0，则表示该读写锁的读锁已被获取。

4.1.6、关于读写锁的数据结构

虽然读写锁看起来有两把锁，但是底层用的都是同一个state，同一个等待队列。只不过是通过ReadLock和WriteLock分别提供了读锁和写锁的API，底层还是用同一个AQS。如下图：

• 由于读写锁是互斥的，所以线程1获取写锁，线程2获取读锁，并发执行的时候，一定有一个会失败；

• 如果是已经获取了读锁的线程尝试获取写锁，则会获取成功；

• 公平模式下，先进入等待队列的线程先被处理；非公平模式下，如果尝试获取写锁的线程节点在头节点后面，尝试获取读锁的线程要让步，进入等待队列；

• 线程节点获取到读锁之后，会判断下一个节点是否处于共享模式，如果是则会一直传播并唤醒后续共享模式节点；

• 如果有其他线程获取了写锁，那么获取写锁就会被阻塞。

公平和非公平是针对等待队列中的线程节点的处理来说的：

• 公平模式一般都是从队列头开始处理，并且如果等待队列还有待处理节点，新的线程全部都入等待队列；
• 非公平模式一般不管等待队列里面有没有待处理节点，都会先尝试竞争获取锁；特殊情况：如果等待队列中有写锁线程，那么新来的读锁线程必须排队让写锁线程先进行处理。

其实关于读写锁的原理就差不多是这么多了。

4.2 ReadLock实现原理

4.2.1、ReadLock.lock()

查看ReadLock的lock相关方法，调用的是AQS的acquireShared方法，该方法会以共享模式获取锁：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        public void lock() {
            sync.acquireShared(1);
        }
    }
}

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    public final void acquireShared(int arg) {
        // 尝试获取锁
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            // 如果获取锁失败了，那么会进入ASQ的等待队列，等待被唤醒后重新尝试获取锁
            doAcquireShared(arg);
    }
}

下面看看关键获取锁的tryAcquireShared方法，该方法主要处理逻辑：

• 1、因为读写是互斥的，如果另一个线程持有写锁，则失败；
• 2、否则，此线程具备锁定write状态的条件，因此判断是否应该进入阻塞。 如果不是，请尝试CAS获取读锁许可并更新读锁计数。 请注意，该步骤不检查重入，这将推迟到最后fullTryAcquireShared方法；
• 3、如果第2步失败，或者由于线程不符合锁定条件或者CAS失败或读锁计数饱和，将会使用fullTryAcquireShared进一步重试。

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        protected final int tryAcquireShared(int unused) {
            //获取当前线程
            Thread current = Thread.currentThread();
            //获取状态
            int c = getState();
             // 如果存在写锁，并且写锁不是当前线程，则直接失败让线程进入等待队列
            if (exclusiveCount(c) != 0 &&
                getExclusiveOwnerThread() != current)
                return -1;
            // 读锁数量 
            int r = sharedCount(c);
            // 判断读锁是否应该被阻塞，公平模式下，先进入等待队列则先被处理；
            //非公平模式下写锁优先级比较高，如果头节点的下一个节点不是共享模式，
            //即是尝试获取写锁的线程，读锁需要让步
            if (!readerShouldBlock() &&
                // 读锁是否已到达获取上线
                r < MAX_COUNT &&
                // CAS修改读锁状态，+1
                compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
                // 获取读锁成功
                if (r == 0) {
                    // 如果是第一个获取读锁的线程，也就是把读锁状态从0变到1的那个线程，那么存入firstReader中
                    firstReader = current;
                    // firstReader持有锁=1
                    firstReaderHoldCount = 1;
                } else if (firstReader == current) {
                    // firstReader已经是当前线程，则firstReaderHoldCount++
                    firstReaderHoldCount++;
                } else {// 读锁数量不为0，并且第一个读线程不为当前线程
                    // 获取缓存读锁计数器
                    HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
                    if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                        // 缓存读锁计数器为空或者计数器不是当前线程的，则尝试通过ThreadLocal获取当前线程对应的计数器
                        cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
                    else if (rh.count == 0)
                        readHolds.set(rh);
                    rh.count++;
                }
                return 1;
            }
            // 以上执行失败，则进入该逻辑
            return fullTryAcquireShared(current);
        }
    
    }
}

让我们接着看fullTryAcquireShared方法，这个方法可知，只有其他线程持有写锁，或者使用的是公平锁并且头节点后面还有其他等待的线程，或者头节点后面的节点不是共享模式，或者读锁计数器达到了上限，则阻塞，否则一直会循环尝试获取锁：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        final int fullTryAcquireShared(Thread current) {
            HoldCounter rh = null;
            for (;;) {
                int c = getState();
                // 如果存在写锁，并且写锁不是当前线程，则返回false
                if (exclusiveCount(c) != 0) {
                    if (getExclusiveOwnerThread() != current)
                        return -1;
                // 不存在写锁，继续判断是否应该阻塞：如果是公平锁并且头节点后有其他等待的线程，则阻塞，
                // 如果是非公平锁，判断头节点后面的节点是否共享模式，如果不是则阻塞
                } else if (readerShouldBlock()) {
                    // Make sure we're not acquiring read lock reentrantly
                    // 如果当前线程是firstReader，说明是重入
                    if (firstReader == current) {
                        // assert firstReaderHoldCount > 0;
                    } else {
                        // 进入该分支，说明没有读写锁冲突，并且不是重入，当前线程也不是firstReader
                        if (rh == null) {
                            rh = cachedHoldCounter;
                            // 判断上一个获取到锁的线程是否当前线程，不是则进入AQS等待队列
                            // 计数器为空或者计数器的tid不为当前正在运行的线程的tid
                            if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current)) {
                                rh = readHolds.get();
                                if (rh.count == 0)
                                    readHolds.remove();
                            }
                        }
                        // rh.count == 0 表示rh是刚新获取到的，直接返回，进入等待队列
                        if (rh.count == 0)
                            return -1;
                    }
                }
                // 读锁数量为最大值，抛出异常
                if (sharedCount(c) == MAX_COUNT)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                // 比较并且设置成功 
                if (compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
                    // 读线程数量为0
                    if (sharedCount(c) == 0) {
                        // 设置第一个读线程
                        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;
                }
            }
        }
    }
}

最后我们来看看doAcquireShared方法：

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    private void doAcquireShared(int arg) {
        // 添加一个共享等待节点
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            boolean interrupted = false;
            for (;;) {
                // 判断新增的节点的前一个节点是否头节点
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    // 是头节点，那么在此尝试获取共享锁
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        // 获取成功，把当前节点变为新的head节点，
                        //并且检查后续节点是否可以在共享模式下等待，
                        //并且允许继续传播，则调用doReleaseShared继续唤醒下一个节点尝试获取锁
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        if (interrupted)
                            selfInterrupt();
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                // 阻塞节点
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    interrupted = true;
            }
        } finally {
            if (failed)
                // 取消获取锁
                cancelAcquire(node);
        }
    }
}

4.2.2、ReadLock.unlock()

接下来我们看看释放锁的代码。

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        public void unlock() {
            sync.releaseShared(1);
        }
    }
}

AbstractQueuedSynchronizer.releaseShared()

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }
}

主要处理方法是tryReleaseShared，该方法主要是清理ThreadLocal中的锁计数器，然后CAS修改读锁个数减1：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        protected final boolean tryReleaseShared(int unused) {
            // 获取当前线程
            Thread current = Thread.currentThread();
            // 当前线程为第一个读线程
            if (firstReader == current) {
                // assert firstReaderHoldCount > 0;
                // 读线程占用的资源数为1
                if (firstReaderHoldCount == 1)
                    firstReader = null;
                else
                    // 减少占用的资源
                    firstReaderHoldCount--;
            } else {// 当前线程不为第一个读线程
                // 获取缓存的计数器
                HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
                // 计数器为空或者计数器的tid不为当前正在运行的线程的tid
                if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
                    // 获取当前线程对应的计数器
                    rh = readHolds.get();
                // 获取计数 
                int count = rh.count;
                if (count <= 1) {// 计数小于等于1
                    // 移除
                    readHolds.remove();
                    if (count <= 0)
                        // 计数小于等于0，抛出异常
                        throw unmatchedUnlockException();
                }
                // 减少计数
                --rh.count;
            }
            //自旋CAS，减去1<<16
            for (;;) {// 无限循环
                // 获取状态
                int c = getState();
                // 获取状态
                int nextc = c - SHARED_UNIT;
                if (compareAndSetState(c, nextc))// 比较并进行设置
                    // Releasing the read lock has no effect on readers,
                    // but it may allow waiting writers to proceed if
                    // both read and write locks are now free.
                    return nextc == 0;
            }
        }
    }
}

4.3 WriteLock实现原理

4.3.1、WriteLock.lock()

查看WriteLock的lock锁相关方法，调用的是sync.acquire方法，该方法直接继承了ASQ的acquire()方法的实现：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        public void lock() {
            sync.acquire(1);
        }
    }
}

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    public final void acquire(int arg) {
        if (!tryAcquire(arg) &&
        acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
            selfInterrupt();
    }
}

与ReentrantLock的实现区别在具体的tryAcquire()方法的实现，我们来看看ReentrantReadWriteLock.Sync中该方法的实现，主要做了以下事情：

• 如果读锁数量>0，或者写锁数量>0，并且不是重入的，那么直接失败了；
• 如果锁数量为0，那么该线程有资格获取到写锁，进而尝试获取。

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
            //获取当前线程
            Thread current = Thread.currentThread();
            //获取状态
            int c = getState();
            //写线程数量（即获取独占锁的重入数）
            int w = exclusiveCount(c);
            //当前同步状态state != 0，说明已经有其他线程获取了读锁或写锁
            if (c != 0) {
                // (Note: if c != 0 and w == 0 then shared count != 0)
                // 不存在写锁，或者当前线程不是写锁持有的线程，那么直接失败
                if (w == 0 || current != getExclusiveOwnerThread())
                    return false;
                    
                // 写锁超多最大数量限制，也直接失败
                //判断同一线程获取写锁是否超过最大次数（65535），支持可重入               
                if (w + exclusiveCount(acquires) > MAX_COUNT)
                    throw new Error("Maximum lock count exceeded");
                // Reentrant acquire
                // 写锁持有的线程重入，直接修改state即可
                setState(c + acquires);
                return true;
            }
            //到这里说明此时c=0,读锁和写锁都没有被获取
            // 判断是否应该阻塞：非公平模式，无需阻塞，公平模式如果前面有其他节点则需要排队阻塞
            if (writerShouldBlock() ||
                // 尝试获取写锁
                !compareAndSetState(c, c + acquires))
                return false;
            //设置锁为当前线程所有    
            setExclusiveOwnerThread(current);
            return true;
        }
    }
}

4.3.2、WriteLock.unlock()

查看WriteLock的unlock相关方法，调用的是sync.release方法，该方法直接继承了AQS的release实现

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {

        private final Sync sync;

        public void unlock() {
            sync.release(1);
        }
    }
}

public abstract class AbstractQueuedSynchronizer
    extends AbstractOwnableSynchronizer
    implements java.io.Serializable {

    public final boolean release(int arg) {
        // 尝试释放锁
        if (tryRelease(arg)) {
            // 释放锁成功，则唤醒队列中头节点后的一个线程
            Node h = head;
            if (h != null && h.waitStatus != 0)
                unparkSuccessor(h);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

• 释放锁的逻辑主要在tryRelease方法，下面是详细代码：

public class ReentrantReadWriteLock
        implements ReadWriteLock, java.io.Serializable {
        
    abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        protected final boolean tryRelease(int releases) {
            // 如果当前线程没有获取写锁，则释放直接抛异常
            if (!isHeldExclusively())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            //写锁的新线程数   
            int nextc = getState() - releases;
            //如果独占模式重入数为0了，说明独占模式被释放
            boolean free = exclusiveCount(nextc) == 0;
            // 如果当前线程完全释放了写锁，则去除独占标识
            if (free)
                //若写锁的新线程数为0，则将锁的持有者设置为null
                setExclusiveOwnerThread(null);
            // 修改state
            /不管独占模式是否被释放，更新独占重入数
            setState(nextc);
            return free;
        }
    }
}

写锁的释放过程还是相对而言比较简单的：首先查看当前线程是否为写锁的持有者，如果不是抛出异常。然后检查释放后写锁的线程数是否为0，如果为0则表示写锁空闲了，释放锁资源将锁的持有线程设置为null，否则释放仅仅只是一次重入锁而已，并不能将写锁的线程清空。

说明：此方法用于释放写锁资源，首先会判断该线程是否为独占线程，若不为独占线程，则抛出异常，否则，计算释放资源后的写锁的数量，若为0，表示成功释放，资源不将被占用，否则，表示资源还被占用。其方法流程图如下。

总结

相比于ReentrantLock，读写锁的实现复杂一些，里面有很多的点很巧妙，比如下面几点：

• 将state拆分，高16位表示读锁状态，低16位表示写锁状态。
• 使用ThreadLocal封装HoldCounter对象，保证每个线程记录自己的重入锁数量。
• 使用锁降级，提高效率。
• 读锁不互斥，读锁和写锁互斥。
• 将首个持有读锁的线程单独保存，而不是放入ThreadLocal中，这样在只有一个读线程的场景中提高效率。
• 保证写锁优先，如果当前读锁正持有锁，在新的线程获取读锁的时候，先看一下阻塞队列第二个节点是不是写锁线程，如果是就阻塞，防止写锁饥饿。
• 公平性，无论写锁还是读锁都支持公平锁。

参考：
https://www.itzhai.com/articles/introduction-and-use-of-reentrantreadwritelock.html

https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/9140541.html

https://www.cnblogs.com/zaizhoumo/p/7782941.html

https://www.cnblogs.com/gunduzi/p/13635002.html