好长一段时间前，某些场景需要JUC的读写锁，但在某个时刻内读写线程都报超时预警（长时间无响应），看起来像是锁竞争过程中出现死锁（我猜）。经过排查项目并没有能造成死锁的可疑之处，因为业务代码并不复杂（仅仅是一个计算过程），经几番折腾，把注意力转移到JDK源码，正文详细说下ReentrantReadWriteLock的隐藏坑点。
过程大致如下：
- 若干个读写线程抢占读写锁
- 读线程手脚快，优先抢占到读锁（其中少数线程任务较重，执行时间较长）
- 写线程随即尝试获取写锁，未成功，进入双列表进行等待
- 随后读线程也进来了，要去拿读锁
问题：优先得到锁的读线程执行时间长达73秒，该时段写线程等待是理所当然的，那读线程也应该能够得到读锁才对，因为是共享锁，是吧？但预警结果并不是如此，超时任务线程中大部分为读。究竟是什么让读线程无法抢占到读锁，而导致响应超时呢？
把场景简化为如下的测试代码：读——写——读 线程依次尝试获取ReadWriteLock，用空转替换执行时间过长。
执行结果：控制台仅打印出Thread[读线程 -- 1,5,main]，既是说读线程 -- 2并没有抢占到读锁，跟上诉的表现似乎一样。
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public class ReadWriteLockTest {
public static void main(String[] args) {
ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
}
public ReadWriteLockTest() {
try {
init();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
void init() throws InterruptedException {
TestLock testLock = new TestLock();
Thread read1 = new Thread(new ReadThread(testLock), "读线程 -- 1");
read1.start();
Thread.sleep(100);
Thread write = new Thread(new WriteThread(testLock), "写线程 -- 1");
write.start();
Thread.sleep(100);
Thread read2 = new Thread(new ReadThread(testLock), "读线程 -- 2");
read2.start();
}
private class TestLock {
private String string = null;
private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
private Lock readLock = readWriteLock.readLock();
private Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
public void set(String s) {
writeLock.lock();
try {
// writeLock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);
string = s;
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
public String getString() {
readLock.lock();
System.out.println(Thread.currentThread());
try {
while (true) {
}
} finally {
readLock.unlock();
}
}
}
class WriteThread implements Runnable {
private TestLock testLock;
public WriteThread(TestLock testLock) {
this.testLock = testLock;
}
public void run() {
testLock.set("射不进去，怎么办？");
}
}
class ReadThread implements Runnable {
private TestLock testLock;
public ReadThread(TestLock testLock) {
this.testLock = testLock;
}
public void run() {
testLock.getString();
}
}
}
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我们用jstack查看一下线程，看到读线程2和写线程1确实处于WAITING的状态。
jstack
排查项目后，业务代码并没有问题，转而看下ReentrantReadWriteLock或AQS是否有什么问题被我忽略的。
第一时间关注共享锁，因为独占锁的实现逻辑我确定很清晰了，很快我似乎看到自己想要的方法。
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public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {
public void lock() {
//if(tryAcquireShared(arg) < 0) doAcquireShared(arg);
sync.acquireShared(1);
}
}
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected final int tryAcquireShared(int unused) {
Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
//计算stata，若独占锁被占，且持有锁非本线程，返回-1等待挂起
if (exclusiveCount(c) != 0 &&
getExclusiveOwnerThread() != current)
return -1;
//计算获取共享锁的线程数
int r = sharedCount(c);
//readerShouldBlock检查读线程是否要阻塞
if (!readerShouldBlock() &&
//线程数必须少于65535
r < MAX_COUNT &&
//符合上诉两个条件，CAS(r, r+1)
compareAndSetState(c, c + SHARED_UNIT)) {
//下面的逻辑就不说了，很简单
if (r == 0) {
firstReader = current;
firstReaderHoldCount = 1;
} else if (firstReader == current) {
firstReaderHoldCount++;
} else {
HoldCounter rh = cachedHoldCounter;
if (rh == null || rh.tid != getThreadId(current))
cachedHoldCounter = rh = readHolds.get();
else if (rh.count == 0)
readHolds.set(rh);
rh.count++;
}
return 1;
}
return fullTryAcquireShared(current);
}
}
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嗯，没错，方法readerShouldBlock()十分瞩目，几乎不用看上下文就定位到该方法。因为默认非公平锁，所以直接关注NonfairSync。
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static final class NonfairSync extends Sync {
final boolean writerShouldBlock() {
return false;
}
final boolean readerShouldBlock() {
return apparentlyFirstQueuedIsExclusive();
}
}
//下面方法在ASQ中
final boolean apparentlyFirstQueuedIsExclusive() {
Node h, s;
return (h = head) != null && //head非空
(s = h.next) != null && //后续节点非空
!s.isShared() && //后续节点是否为写线程
s.thread != null; //后续节点线程非空
}
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apparentlyFirstQueuedIsExclusive什么作用，检查持锁线程head后续节点s是否为写锁，若真则返回true。结合tryAcquireShared的逻辑，如果true意味着读线程会被挂起无法共享锁。
这好像就说得通了，当持锁的是读线程时，跟随其后的是一个写线程，那么再后面来的读线程是无法获取读锁的，只有等待写线程执行完后，才能竞争。
这是jdk为了避免写线程过分饥渴，而做出的策略。但有坑点就是，如果某一读线程执行时间过长，甚至陷入死循环，后续线程会无限期挂起，严重程度堪比死锁。为避免这种情况，除了确保读线程不会有问题外，尽量用tryLock，超时我们可以做出响应。
当然也可以自己实现ReentrantReadWriteLock的读写锁竞争策略，但还是算了吧，遇到读远多于写的场景时，写线程饥渴带来的麻烦更大，表示踩过坑，别介。
from: http://huangzehong.me/2018/07/02/20180702%20-%E3%80%90Java%E5%B9%B6%E5%8F%91%E3%80%91JUC%E2%80%94ReentrantReadWriteLock%E6%9C%89%E5%9D%91%EF%BC%8C%E5%B0%8F%E5%BF%83%E8%AF%BB%E9%94%81%EF%BC%81/