多线程编程核心技术(十四)StampedLock

在Java1.8之后提供了一种印章锁，性能上读写锁更快，并且支持乐观锁，悲观锁。

其中，写锁、悲观读锁的语义和 ReadWriteLock 的写锁、读锁的语义非常类似，允许多个线程同时获取悲观读锁，但是只允许一个线程获取写锁，写锁和悲观读锁是互斥的。不同的是：StampedLock 里的写锁和悲观读锁加锁成功之后，都会返回一个 stamp；然后解锁的时候，需要传入这个 stamp。

StampedLock 的性能之所以比 ReadWriteLock 还要好，其关键是 StampedLock 支持乐观读的方式。ReadWriteLock 支持多个线程同时读，但是当多个线程同时读的时候，所有的写操作会被阻塞；而 StampedLock 提供的乐观读(无锁操作)，是允许一个线程获取写锁的，也就是说不是所有的写操作都被阻塞。

 在 distanceFromOrigin() 这个方法中，首先通过调用 tryOptimisticRead() 获取了一个 stamp，这里的 tryOptimisticRead() 就是我们前面提到的乐观读。之后将共享变量 x 和 y 读入方法的局部变量中，不过需要注意的是，由于 tryOptimisticRead() 是无锁的，所以共享变量 x 和 y 读入方法局部变量时，x 和 y 有可能被其他线程修改了。因此最后读完之后，还需要再次验证一下是否存在写操作，这个验证操作是通过调用 validate(stamp) 来实现的。

class Point {
        private int x, y;
        final StampedLock sl =
                new StampedLock();
        //计算到原点的距离  
        int distanceFromOrigin() {
            
            // 乐观读
            long stamp = sl.tryOptimisticRead();
            // 读入局部变量，
            // 读的过程数据可能被修改
            int curX = x, curY = y;
            //判断执行读操作期间，
            //是否存在写操作，如果存在，
            //则sl.validate返回false
            if (!sl.validate(stamp)){
                // 升级为悲观读锁
                stamp = sl.readLock();
                try {
                    curX = x;
                    curY = y;
                } finally {
                    //释放悲观读锁
                    sl.unlockRead(stamp);
                }
            }
            return (int) Math.sqrt(curX * curX + curY * curY);
        }
    }

　　如果执行乐观读操作的期间，存在写操作，会把乐观读升级为悲观读锁。这个做法挺合理的，否则你就需要在一个循环里反复执行乐观读，直到执行乐观读操作的期间没有写操作（只有这样才能保证 x 和 y 的正确性和一致性），而循环读会浪费大量的 CPU。升级为悲观读锁，代码简练且不易出错，建议你在具体实践时也采用这样的方法。

这个乐观读和数据库里面的乐观锁思想是一样的，先进行读取然后进行判断，如何合理就直接返回。

对于读多写少的场景 StampedLock 性能很好，简单的应用场景基本上可以替代 ReadWriteLock，但是 StampedLock 的功能仅仅是 ReadWriteLock 的子集，在使用的时候，还是有几个地方需要注意一下。另外StampedLock 不支持重入，StampedLock 的悲观读锁、写锁都不支持条件变量，这个也需要你注意(因为内部实现里while循环里面对中断的处理有点问题)。

另外如果线程阻塞在 StampedLock 的 readLock() 或者 writeLock() 上时，此时调用该阻塞线程的 interrupt() 方法，会导致 CPU 飙升。使用 StampedLock 一定不要调用中断操作，如果需要支持中断功能，一定使用可中断的悲观读锁 readLockInterruptibly() 和写锁 writeLockInterruptibly()。

 

使用模板

StampedLock 读模板：

final StampedLock sl = 
  new StampedLock();

// 乐观读
long stamp = 
  sl.tryOptimisticRead();
// 读入方法局部变量
......
// 校验stamp
if (!sl.validate(stamp)){
  // 升级为悲观读锁
  stamp = sl.readLock();
  try {
    // 读入方法局部变量
    .....
  } finally {
    //释放悲观读锁
    sl.unlockRead(stamp);
  }
}
//使用方法局部变量执行业务操作
......

　　StampedLock 写模板：

long stamp = sl.writeLock();
try {
  // 写共享变量
  ......
} finally {
  sl.unlockWrite(stamp);
}