java8新增StampedLock详解

た入场券 2023-01-08 03:26 132阅读 0赞

### 1、StampedLock概述 ###

StampedLock是并发包里面JDK8版本新增的一个锁，该锁提供了三种模式的读写控制，当调用获取锁的系列函数时，会返回一个long型的变量，我们称之为戳记（stamp），这个戳记代表了锁的状态。其中try系列获取锁的函数，当获取锁失败后会返回为0的stamp值。当调用释放锁和转换锁的方法时需要传入获取锁时返回的stamp值。

**StampedLock提供的三种读写模式的锁分别如下：**

*  写锁writeLock：是一个排它锁或者独占锁，某时只有一个线程可以获取该锁，当一个线程获取该锁后，其他请求读锁和写锁的线程必须等待，这类似于ReentrantReadWriteLock的写锁（不同的是这里的写锁是不可重入锁）；当目前没有线程持有读锁或者写锁时才可以获取到该锁。请求该锁成功后会返回一个stamp变量用来表示该锁的版本，当释放该锁时需要调用unlockWrite方法并传递获取锁时的stamp参数。并且它提供了非阻塞的tryWriteLock方法。
 *  悲观读锁readLock：是一个共享锁，在没有线程获取独占锁的情况下，多个线程可以同时获取该锁。如果已经有线程持有写锁，则其他线程请求获取该锁会被阻塞，这类似于ReentrantReadWriteLock的读锁。请求该锁成功后会返回一个stamp变量用来表示该锁的版本，当释放锁时需要调用unlockRead方法并传递stamp参数。并且它提供了非阻塞的tryReadLock方法。
 *  乐观读锁tryOptimisticRead：它是相对于悲观锁来说的，在操作数据前并没有通过CAS设置锁的状态，仅仅通过位运算测试。如果当前没有线程持有写锁，则简单地返回一个非0的stamp版本信息。

StampedLock还支持这三种锁在一定条件下相互转换。例如long tryConvertToWriteLock(long stamp)期望把stamp标示的锁升级为写锁，这个函数会在下面几种情况下返回一个有效的stamp（也就是晋升写锁成功）：

*  当前锁已经时写锁模式了
 *  当前锁处于读锁模式，并且没有其他线程是读锁模式
 *  当前处于乐观读模式，并且当前写锁可用

StampedLock的读写锁都是不可重入锁，所以在获取锁后释放锁前不应该在调用会获取锁的操作，以避免造成调用线程被阻塞。并且该锁不是直接实现Lock或ReadWriteLock接口，而是其在 内部自己维护了一个双向阻塞队列。

### 2、案例介绍 ###

public class Point {
        // 成员变量
        private double x, y;
    
        // 锁实例
        private final StampedLock sl = new StampedLock();
        // 排它锁---写锁（writeLock)
        void move(double deltaX, double deltaY) {
            long stamp = sl.writeLock();
            try {
                x += deltaX;
                y += deltaY;
            }finally {
                sl.unlockWrite(stamp);
            }
        }
    
        // 乐观锁(tryOptimisticRead)
        double distanceFromOrigin() {
            // 尝试获取乐观读锁
            long stamp = sl.tryOptimisticRead();
            // 将全部方法复制到方法体栈内
            double currentX = x, currentY = y;
            // 检查读锁戳记，锁有没有被其他写线程排他性抢占
            if (!sl.validate(stamp)) {
                // 如果抢占则获取一个共享读锁
                stamp = sl.readLock();
                try {
                    // 将全部变量复制到方法体栈内
                    currentX = x;
                    currentY = y;
                }finally {
                    // 释放共享锁
                    sl.unlockRead(stamp);
                }
            }
            // 返回计算结果
            return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
        }
    
        // 使用悲观锁获取锁，并尝试转换为写锁
        void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) {
            // 这里可以使用乐观读锁替换
            long stamp = sl.readLock();
    
            try {
                // 如果当前点在原点则移动
                while (x == 0.0 && y == 0.0) {
                    // 尝试将获取的读锁升级为写锁
                    long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);
                    // 升级成功，则更新戳记，并设置坐标值，然后退出循环
                    if (ws != 0L) {
                        stamp  = ws;
                        x = newX;
                        y = newY;
                        break;
                    }else {
                        // 读锁升级写锁失败，释放读锁，显示获取独占写锁，然后循环重试
                        sl.unlockRead(stamp);
                        stamp = sl.writeLock();
                    }
                }
            }finally {
                // 释放锁
                sl.unlock(stamp);
            }
        }
    }

*  如上代码，Point类里面有两个成员变量(x,y)用来表示一个点的二维坐标，和三个操作坐标变量的方法。另外实例化了一个StampedLock对象用来保证操作的原子性。

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### 3、总结 ###

StampedLock提供的读写锁与ReentrantReadWriteLock类似，只是前者提供的是不可重入锁。但是前者通过提供乐观读锁在多线程多读的情况下提供了更好的性能，这时因为获取乐观读锁时不需要进行CAS操作设置锁的状态，而只是简单地测试状态。

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