线程基础知识15-StampedLock

1 简介

　　StampedLock是JDK1.8中新增的一个读写锁，也是对JDK1.5中的读写锁ReentrantReadWriteLock的优化。在原先读写锁的基础上新增了一种叫乐观读（Optimistic Reading）的模式。该模式并不会加锁，所以不会阻塞线程，会有更高的吞吐量和更高的性能。

　　ReentrantReadWriteLock介绍 ：https://www.cnblogs.com/jthr/p/16179865.html

2 特性及注意事项

2.1 三种访问数据模式

　　1）Writing（独占写锁）：writeLock 方法会使线程阻塞等待独占访问，同一时刻有且只有一个写线程获取锁资源，功能和ReentrantReadWriteLock 的读类似，

　　2）Reading（悲观读锁）：readLock方法，读读共享，读写互斥。功能和ReentrantReadWriteLock的写锁类似

　　3）Optimistic Reading（乐观读）：Optimistic reading（乐观读模式）：无锁机制，类似于数据库中的乐观锁，支持读写并发，很乐观认为读取时没人修改，假如被修改再实现升级为悲观读模式。

2.2 支持读写锁相互转换

　　ReentrantReadWriteLock 当线程获取写锁后可以降级成读锁，但是反过来则不行。

　　StampedLock提供了读锁和写锁相互转换的功能，使得该类支持更多的应用场景。

2.3 注意事项

　　1）StampedLock是不可重入的，危险(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)

　　2）StampedLock 的悲观读锁和写锁都不支持条件变量（Condition），这个也需要注意。

　　3）所有获取锁的方法，都返回一个邮戳（Stamp），Stamp为零表示获取失败，其余都表示成功；

　　4）所有释放锁的方法，都需要一个邮戳（Stamp），这个Stamp必须是和成功获取锁时得到的Stamp一致；

　　5）使用 StampedLock一定不要调用中断操作，即不要调用interrupt() 方法，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()

3 StampedLock比ReentrantReadWriteLock效率高

　　关键在于StampedLock 提供的乐观读，我们知道ReentrantReadWriteLock 支持多个线程同时获取读锁，但是当多个线程同时读的时候，所有的写线程都是阻塞的。

　　StampedLock 的乐观读允许一个写线程获取写锁，所以不会导致所有写线程阻塞，也就是当读多写少的时候，写线程有机会获取写锁，减少了线程饥饿的问题，吞吐量大大提高。同时允许多个乐观读和一个先线程同时进入临界资源操作，那读取的数据可能是错的怎么办？

　　是的，乐观读不能保证读取到的数据是最新的，所以将数据读取到局部变量的时候需要通过 lock.validate(stamp) 校验下是否被写线程修改过，若是修改过则需要上悲观读锁，再重新读取数据到局部变量。

　　同时由于乐观读并不是锁，所以没有线程唤醒与阻塞导致的上下文切换，性能更好。

4 示例

public class StanpedlockLockTest1 {

    private double x, y;
    private final StampedLock sl = new StampedLock();

    //写锁-排他锁
    void move(double deltaX, double deltaY) { // an exclusively locked method
        long stamp = sl.writeLock();
        try {
            x += deltaX;
            y += deltaY;
        } finally {
            sl.unlockWrite(stamp);
        }
    }

    //下面看看乐观读锁案例
    double distanceFromOrigin() { // A read-only method
        long stamp = sl.tryOptimisticRead(); //获得一个乐观读锁
        double currentX = x, currentY = y; //将两个字段读入本地局部变量
        if (!sl.validate(stamp)) { //检查发出乐观读锁后同时是否有其他写锁发生？
            stamp = sl.readLock(); //如果有，我们再次获得一个读悲观锁
            try {
                currentX = x; // 将两个字段读入本地局部变量
                currentY = y; // 将两个字段读入本地局部变量
            } finally {
                sl.unlockRead(stamp);
            }
        }
        return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
    }

    //下面是悲观读锁转写锁
    void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) { // upgrade
        // Could instead start with optimistic, not read mode
        long stamp = sl.readLock();
        try {
            while (true) {
                long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp); //将读锁转为写锁
                if (ws != 0L) { //这是确认转为写锁是否成功
                    stamp = ws; //如果成功 替换票据
                    x = newX; //进行状态改变
                    y = newY; //进行状态改变
                    break;
                }
                else { //如果不能成功转换为写锁
                    sl.unlockRead(stamp); //我们显式释放读锁
                    stamp = sl.writeLock(); //显式直接进行写锁 然后再通过循环再试
                }
            }
        } finally {
            sl.unlock(stamp); //释放读锁或写锁
        }
    }
}

5 使用场景

　　对于读多写少的高并发场景 StampedLock的性能很好，通过乐观读模式很好的解决了写线程“饥饿”的问题，我们可以使用StampedLock 来代替ReentrantReadWriteLock