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如何实现可重入的读写锁_理解父类ReentrantReadWriteLock的持锁逻辑

P粉602998670

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发布时间:2026-02-23 16:45:12

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来源于php中文网

原创

reentrantreadwritelock通过threadlocal+holdcounter实现线程级可重入读锁,写锁复用aqs的exclusiveownerthread;读锁不可升级为写锁,否则死锁;unlock()必须由持锁线程调用,否则抛illegalmonitorstateexception。

如何实现可重入的读写锁_理解父类reentrantreadwritelock的持锁逻辑

ReentrantReadWriteLock 怎么判断当前线程是否已持锁

它靠的是 ThreadLocal + 内部 HoldCounter 结构。每个线程在首次获取读锁时,会在自己的 ThreadLocal 里存一个 HoldCounter 实例,记录该线程重入次数;写锁则直接复用 AQS 的 exclusiveOwnerThread 字段。

所以「可重入」不是靠全局计数,而是线程粒度的:同一线程反复调用 readLock().lock() 不会阻塞,但其他线程想抢读锁,得等所有持有读锁的线程都释放完(注意:不是等「读锁总数」归零,而是等「持有读锁的线程集合」全部退出)。

  • 写锁重入时,getWriteHoldCount() 返回当前线程的写锁嵌套深度
  • 读锁重入时,getReadHoldCount() 返回当前线程的读锁嵌套深度,不是全局读锁数
  • 调用 getQueueLength() 看等待线程数,但这个值不区分读/写等待者,容易误判竞争激烈程度

为什么 unlock() 必须和 lock() 在同一线程调用

因为 ReentrantReadWriteLock 的释放逻辑严格校验线程身份:读锁 unlock() 会先查自己 ThreadLocal 里的 HoldCounter,写锁 unlock() 则比对 exclusiveOwnerThread == Thread.currentThread()。一旦不匹配,直接抛 IllegalMonitorStateException

常见错误场景是:在异步回调、线程池任务或 ForkJoinTask 里获取锁,却试图在另一个线程释放 —— 这不是“锁没释放”,而是根本没资格释放。

  • 不要把 ReentrantReadWriteLock 当成普通对象传给其他线程后调用 unlock()
  • 使用 tryLock(long, TimeUnit) 时,超时返回 false 后别忘了检查是否已持锁,避免重复 unlock()
  • newCondition() 只能从写锁获取,读锁调用会抛 UnsupportedOperationException

读锁升级为写锁为什么一定会死锁

不是语法禁止,而是逻辑上不可能安全完成:当前线程持着读锁,意味着其他线程可能也持着读锁;此时若它再去 acquire 写锁,就得等所有读锁释放 —— 包括它自己持有的那份。但它不释放读锁,就卡在写锁请求上;不拿到写锁,又无法释放读锁。典型的自旋等待。

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ReentrantReadWriteLock 没有提供「降级」以外的锁转换机制。官方只允许写锁 → 读锁(降级),且必须在写锁未释放前完成。

  • 试图先 readLock.lock()writeLock.lock():必然阻塞,且不可中断(除非超时)
  • 正确做法是:预判需要写,直接用 writeLock();或先用写锁,后续降级为读锁以便共享访问
  • 降级示例:writeLock.lock(); /* ... */ readLock.lock(); writeLock.unlock(); // 此时读锁仍有效

StampedLock 和 ReentrantReadWriteLock 的关键区别在哪

核心差异不在性能,而在语义模型:ReentrantReadWriteLock 是悲观锁,靠阻塞实现互斥;StampedLock 是乐观读 + 悲观 fallback,用版本戳(stamp)做无锁快路径判断。

这意味着:如果读多写少且读操作极轻量,StampedLock 的乐观读几乎不加锁;但一旦检测到写发生,就得退回到慢路径重新读 —— 这个「重试成本」容易被忽略。而 ReentrantReadWriteLock 读锁虽重,但行为确定、可预测。

  • StampedLock 不可重入,也不支持条件变量(newCondition()
  • tryOptimisticRead() 返回的 stamp 为 0 表示当前无法乐观读,需改走 readLock()
  • 使用 validate(stamp) 必须在读操作**结束后立即**调用,中间不能有修改共享状态的逻辑,否则校验失效

真正难的从来不是选哪个锁,而是想清楚:你的读操作是否允许「看到中间态」?是否接受重试?有没有线程会一边读一边长期阻塞写?这些才是决定用哪种锁的关键。

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