java多线程：详解StampedLock的特性，悲观读和乐观读，排他写

1.JDK1.8以前有那么多锁了，为什么还要StampedLock

• 一般应用，都是读多写少，ReentrantReadWriteLock 因读写互斥，故读时阻塞写，因而性能上上不去。可能会使写线程饥饿，StampedLock营运而生。

2.StampedLock的特点

• 所有获取锁的方法，都返回一个邮戳（Stamp ）， Stamp 为 0 表示获取失败，其余都表示成功； 所有释放锁的方法，都要一个邮戳（Stamp ），这个 Stamp 必须是和成功获取锁时得到的 Stamp一致；StampedLock 是不可重入的；（如果一个线程已经持有了写锁，再去获取写锁的话就会造成死锁） 支持锁升级跟锁降级 ， 可以乐观读也可以悲观读 ， 使用有限次自旋，增加锁获得的几率，避免上下文切换带来的开销 ， 乐观读不阻塞写操作，悲观读，阻塞写的操作。

3.StampedLock的优点

• 相比于ReentrantReadWriteLock，吞吐量大幅提升

4.StampedLock的缺点

• api相对复杂，容易用错 内部实现相比于ReentrantReadWriteLock复杂得多

5.StampedLock的原理

• 每次获取锁的时候，都会返回一个邮戳（stamp），相当于mysql里的version字段，释放锁的时候，再根据之前的获得的邮戳，去进行锁释放

6.使用stampedLock注意点

• 如果使用乐观读，一定要判断返回的邮戳是否是一开始获得到的，如果不是，要去获取悲观读锁，再次去读取

7.多线程模拟读写锁，使用StampedLock的readLock（）和writeLock（）方法

public class StampedLockDemo {

    private int i = 0;

    private int j = 0;

    private static final StampedLock stampedLock = new StampedLock();

    public void readMethod() {
        // 获取读锁
        long readLock = stampedLock.readLock ();
        try {
            System.out.println (String.format ("线程%s获得i======》%d，获得j======》%d", Thread.currentThread ().getName (), i, j));
        } finally {
            // 释放读锁
            stampedLock.unlockRead (readLock);
        }
    }

    public void writeMethod() {
        // 获取写锁
        long writeLock = stampedLock.writeLock ();
        try {
            i++;
            j++;
            System.out.println (String.format ("线程%s正在写入i====>%d，j=====>%d", Thread.currentThread ().getName (), i, j));
        } finally {
            // 释放写锁
            stampedLock.unlockWrite (writeLock);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        StampedLockDemo stampedLockDemo = new StampedLockDemo ();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread (() -> {
                stampedLockDemo.writeMethod ();
            }).start ();
        }

        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            new Thread (() -> {
                stampedLockDemo.readMethod ();
            }).start ();
        }

    }

}

• 控制台输出：

• 未使用读写锁的情况

PS：与期待的值不一样，我们需要写入完成再去读取。

8.下面是JDK1.8源码自带的示例：

public class StampedLockDemo {
    //一个点的x，y坐标
    private double x,y;
    private final StampedLock sl = new StampedLock();

    //【写锁(排它锁)】
    void move(double deltaX,double deltaY) {// an exclusively locked method 
        /**stampedLock调用writeLock和unlockWrite时候都会导致stampedLock的stamp值的变化
         * 即每次+1，直到加到最大值，然后从0重新开始 
         **/
        long stamp =sl.writeLock(); //写锁
        try {
            x +=deltaX;
            y +=deltaY;
        } finally {
            sl.unlockWrite(stamp);//释放写锁
        }
    }

    //【乐观读锁】
    double distanceFromOrigin() { // A read-only method
        /**
         * tryOptimisticRead是一个乐观的读，使用这种锁的读不阻塞写
         * 每次读的时候得到一个当前的stamp值（类似时间戳的作用）
         */
        long stamp = sl.tryOptimisticRead();
        //这里就是读操作，读取x和y，因为读取x时，y可能被写了新的值，所以下面需要判断
        double currentX = x, currentY = y;
        /**如果读取的时候发生了写，则stampedLock的stamp属性值会变化，此时需要重读，
         * 再重读的时候需要加读锁（并且重读时使用的应当是悲观的读锁，即阻塞写的读锁）
         * 当然重读的时候还可以使用tryOptimisticRead，此时需要结合循环了，即类似CAS方式
         * 读锁又重新返回一个stampe值*/
        if (!sl.validate(stamp)) {//如果验证失败（读之前已发生写）
            stamp = sl.readLock(); //悲观读锁
            try {
                currentX = x;
                currentY = y;
            }finally{
                sl.unlockRead(stamp);//释放读锁
            }
        }
        //读锁验证成功后执行计算，即读的时候没有发生写
        return Math.sqrt(currentX *currentX + currentY *currentY);
    }

    //【悲观读锁】
    void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) { // upgrade
        // 读锁（这里可用乐观锁替代）
        long stamp = sl.readLock();
        try {
            //循环，检查当前状态是否符合
            while (x == 0.0 && y == 0.0) {
            /**
             * 转换当前读戳为写戳，即上写锁
             * 1.写锁戳，直接返回写锁戳
             * 2.读锁戳且写锁可获得，则释放读锁，返回写锁戳
             * 3.乐观读戳，当立即可用时返回写锁戳
             * 4.其他情况返回0
             */
            long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);
            //如果写锁成功
            if (ws != 0L) {
              stamp = ws;// 替换票据为写锁
              x = newX;//修改数据
              y = newY;
              break;
            }
            //转换为写锁失败
            else {
                //释放读锁
                sl.unlockRead(stamp);
                //获取写锁（必要情况下阻塞一直到获取写锁成功）
                stamp = sl.writeLock();
            }
          }
        } finally {
            //释放锁（可能是读/写锁）
            sl.unlock(stamp);
        }
    }
}

9.特征

• StampedLock支持三种模式: 写锁、悲观读和乐观读。
• 允许多 个线程同时获取乐观锁和悲观读锁。
• 只允许一个线程获取写锁，写锁和悲观读锁是互斥的。
• 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()。
• 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不支持重入（ReadWriteLock支持）
• StampedLock的悲观读锁、写锁都不支持条件变量。
• StampedLock支持锁的降级（通过tryConvertToReadLock()方法实现）和升级（通过 tryConvertToWriteLock()方法实现），但是建议你要慎重使用。

链接：java多线程：详解使用ReentrantReadWriteLock读写锁，以及锁降级