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);
}

  

posted @ 2020-12-30 15:08  smartcat994  阅读(120)  评论(0编辑  收藏  举报