简介
在高并发编程中，锁机制是保证线程安全性的重要工具。Java 自 1.8 起引入了 java.util.concurrent.locks.StampedLock，提供了一种新的锁机制，增强了对读写操作的并行性。本文将详细介绍 Java StampedLock 的基础概念、使用方法以及常见和最佳实践，以帮助开发者更好地理解和使用这种机制。
目录
StampedLock 基础概念
StampedLock 是一种乐观锁机制，与传统的悲观锁（例如 ReentrantLock 和 synchronized）不同，它特别适合读多写少的场景。StampedLock 提供了三种锁模式：
- 写锁 (Write Lock)：独占锁，只有一个线程能够持有。
- 悲观读锁 (Pessimistic Read Lock)：允许多个线程同时持有，用于保护读操作。
- 乐观读 (Optimistic Read)：非阻塞模式，允许在读操作时不需要真正获取锁。
与其他锁相比，StampedLock 通过 Stamp 来标识和控制锁状态。当一个线程获取锁时，会返回一个 Stamp，表示锁被成功获取。同时，StampedLock 不支持重入。
StampedLock 使用方法
以下是 StampedLock 的基本用法和操作：
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
public class StampedLockExample {
private double x, y;
private final StampedLock sl = new StampedLock();
// 写锁：用于对共享资源的写入
public void move(double deltaX, double deltaY) {
long stamp = sl.writeLock();
try {
x += deltaX;
y += deltaY;
} finally {
sl.unlockWrite(stamp);
}
}
// 悲观读锁：用于读取共享资源
public double distanceFromOrigin() {
long stamp = sl.readLock();
try {
return Math.sqrt(x * x + y * y);
} finally {
sl.unlockRead(stamp);
}
}
// 乐观读：用于读取共享资源的非阻塞操作
public double distanceFromOriginOptimistic() {
long stamp = sl.tryOptimisticRead();
double currentX = x, currentY = y;
if (!sl.validate(stamp)) {
stamp = sl.readLock();
try {
currentX = x;
currentY = y;
} finally {
sl.unlockRead(stamp);
}
}
return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
}
}
常见实践案例
在多线程环境下使用 StampedLock 进行读多写少的操作：
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
public class Point {
private double x, y;
private final StampedLock sl = new StampedLock();
public Point(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) {
long stamp = sl.readLock();
try {
while (x == 0.0 && y == 0.0) {
long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);
if (ws != 0L) {
stamp = ws;
x = newX;
y = newY;
break;
} else {
sl.unlockRead(stamp);
stamp = sl.writeLock();
}
}
} finally {
sl.unlock(stamp);
}
}
}
在上述案例中，我们尝试在读锁下检测某条件，然后在满足条件时将读锁转换为写锁，以尽量减少锁的获取和释放操作。
最佳实践
- 选择正确的锁模式：根据操作的性质选择合适的锁模式，如写操作使用写锁，读多写少的场景使用乐观读。
- 避免重入场景：
StampedLock不支持重入，特别是在复杂逻辑中要小心避免递归调用导致的死锁。 - 谨慎使用乐观读锁：虽然乐观读性能高，但使用不当可能导致不一致，需要通过
validate方法验证读数据的一致性。 - 合理管理锁转换：在某些情况下，尝试将读锁升级为写锁可以提高性能，要根据具体情况进行分析和测试。
小结
StampedLock 提供了一种高效的方式来管理并发读写操作，特别适合于读多写少的场景。通过理解其基本原理和操作方法，以及在实际应用中遵循最佳实践，可以更有效地利用 StampedLock 来优化并发程序的性能。
