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); }