多线程（31）StampedLock和ReadWriteLock

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-04-24 23:11 69阅读 0赞

`StampedLock` 是 Java 8 引入的一种新的锁机制，位于 `java.util.concurrent.locks` 包下。它可以被认为是 `ReadWriteLock` 的一个改进版，提供了一种乐观的读锁策略，这种策略可以在某些场景下减少锁的竞争，从而提高性能。与 `ReadWriteLock` 相比，`StampedLock` 在使用时需要更加注意，因为它的锁方法不支持重入，并且不支持条件变量。

#### 工作原理 ####

`StampedLock` 提供了三种主要的访问模式：

1.  **写锁（Write Lock）**：
    
     *  类似于 `ReadWriteLock` 的写锁，提供了排他性的访问。
     *  获取写锁时，`StampedLock` 会阻塞读锁和写锁的获取。
2.  **悲观读锁（Pessimistic Read Lock）**：
    
     *  类似于 `ReadWriteLock` 的读锁，但在 `StampedLock` 中被称为悲观读锁。
     *  当获取到悲观读锁时，写锁的请求会被阻塞，直到所有悲观读锁都释放。
3.  **乐观读（Optimistic Read）**：
    
     *  这是 `StampedLock` 独有的一种读取模式。
     *  乐观读不会阻塞写锁的获取，也不会获取实际的锁；它会返回一个邮戳（stamp），代表这次读的版本。
     *  在数据实际读取之前，需要检查邮戳，看看在读取过程中有没有写操作进行，如果有，乐观读需要退化为悲观读锁或者重新读取数据。

#### 锁的获取和释放 ####

每次锁的获取操作，无论是读锁还是写锁，`StampedLock` 都会返回一个表示锁状态的邮戳（stamp）。这个邮戳在锁的释放时必须要提供，作为释放锁的凭证。这是一个与 `ReadWriteLock` 显著不同的特点，因为 `ReadWriteLock` 并不需要这样的邮戳。

#### 重要特点 ####

*  **非阻塞的乐观读**：  
    `StampedLock` 支持一种非阻塞的读取锁，这可以减少线程阻塞，提高系统吞吐量。
 *  **不支持条件变量**：  
    `StampedLock` 不支持条件变量。如果需要类似条件变量的特性，需要使用 `ReentrantLock` 或者 `ReadWriteLock`。
 *  **不支持重入**：  
    `StampedLock` 的锁不支持重入。如果一个线程已经持有锁，它不能再次获取锁，否则可能会导致死锁。
 *  **中断敏感性**：  
    `StampedLock` 的锁获取方法提供中断敏感和非中断敏感的版本，这意味着获取锁的操作可以响应中断。
 *  **锁的转换**：  
    `StampedLock` 允许从读锁转换为写锁，反之亦然，通过使用特定的方法来尝试转换锁，并检查返回的邮戳是否有效。

#### 示例代码 ####

下面展示了一个使用 `StampedLock` 的简单示例，包括悲观读锁和写锁的使用：

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
    
    public class StampedLockExample {
        
        private final StampedLock sl = new StampedLock();
    
        // 模拟共享资源
        private int sharedState;
    
        public void write(int newValue) {
        
            long stamp = sl.writeLock(); // 获取写锁，并返回邮戳
            try {
        
                sharedState = newValue;
            } finally {
        
                sl.unlockWrite(stamp); // 释放写锁，并提供邮戳
            }
        }
    
        public int read() {
        
            long stamp = sl.readLock(); // 获取悲观读锁，并返回邮戳
            try {
        
                return sharedState;
            } finally {
        
                sl.unlockRead(stamp); // 释放读锁，并提供邮戳
            }
        }
    
        public int optimisticRead() {
        
            long stamp = sl.tryOptimisticRead(); // 尝试获取乐观读，并返回邮戳
            int currentState = sharedState; // 读取共享资源
            if (!sl.validate(stamp)) {
         // 检查在读取过程中是否有写操作
                stamp = sl.readLock(); // 退化为悲观读锁
                try {
        
                    currentState = sharedState;
                } finally {
        
                    sl.unlockRead(stamp);
                }
            }
            return currentState;
        }
    }

在这个示例中，我们展示了如何在 `StampedLock` 中获取和释放写锁和悲观读锁，以及如何执行乐观读取并验证它是否仍然有效。注意：在实际使用中，你需要小心地管理锁的释放，以避免死锁和资源泄露。