使用 StampedLock實(shí)現(xiàn)高效讀寫

1. 它是什么？

StampedLock 是 Java 8 引入的高性能鎖，提供了三種鎖模式：寫鎖、悲觀讀鎖和樂觀讀鎖。
與傳統(tǒng)的 ReentrantReadWriteLock 相比，StampedLock 更注重性能，特別適合讀多寫少的場(chǎng)景。

• 寫鎖：阻塞所有其他操作（類似獨(dú)占鎖）。
• 悲觀讀鎖：共享鎖，允許多個(gè)線程讀取，但會(huì)阻塞寫操作。
• 樂觀讀鎖：一種非阻塞讀操作，允許并發(fā)寫操作，并在必要時(shí)驗(yàn)證數(shù)據(jù)一致性。

2. 它的使用場(chǎng)景是什么？

• 讀多寫少的場(chǎng)景：如緩存、配置數(shù)據(jù)讀取等場(chǎng)景，StampedLock 的樂觀讀鎖可以顯著提高性能。
• 需要快速讀鎖驗(yàn)證的場(chǎng)景：在樂觀讀的情況下，可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的一致性并在必要時(shí)降級(jí)為悲觀讀鎖。
• 寫鎖需要優(yōu)先處理的場(chǎng)景：避免傳統(tǒng)讀寫鎖中寫線程因讀操作而長(zhǎng)期饑餓的問題。

3. 它有哪些 API？

核心 API

擴(kuò)展 API

4. 它的使用方式

（1）寫鎖的使用

public void updateValue(double deltaX, double deltaY) {
    long stamp = lock.writeLock();  // 獲取寫鎖
    try {
        x += deltaX;
        y += deltaY;
    } finally {
        lock.unlockWrite(stamp);  // 釋放寫鎖
    }
}

（2）悲觀讀鎖的使用

public double readValue() {
    long stamp = lock.readLock();  // 獲取讀鎖
    try {
        return Math.sqrt(x * x + y * y);
    } finally {
        lock.unlockRead(stamp);  // 釋放讀鎖
    }
}

（3）樂觀讀鎖的使用

public double readValueOptimistically() {
    long stamp = lock.tryOptimisticRead();  // 獲取樂觀讀鎖
    double currentX = x, currentY = y;

    if (!lock.validate(stamp)) {  // 驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否一致
        stamp = lock.readLock();  // 如果不一致，降級(jí)為悲觀讀鎖
        try {
            currentX = x;
            currentY = y;
        } finally {
            lock.unlockRead(stamp);  // 釋放悲觀讀鎖
        }
    }

    return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
}

（4）鎖升級(jí)的使用

public void conditionalUpdate(double deltaX, double deltaY) {
    long stamp = lock.readLock();  // 獲取悲觀讀鎖
    try {
        if (x == 0 && y == 0) {  // 檢查條件
            stamp = lock.tryConvertToWriteLock(stamp);  // 升級(jí)為寫鎖
            if (stamp == 0L) {  // 如果升級(jí)失敗
                stamp = lock.writeLock();  // 顯式獲取寫鎖
            }
            x += deltaX;
            y += deltaY;
        }
    } finally {
        lock.unlock(stamp);  // 釋放鎖
    }
}

5. 它有哪些注意事項(xiàng)

（1）StampedLock 不可重入 StampedLock 不支持重入。如果同一線程嘗試再次獲取鎖（無(wú)論讀鎖還是寫鎖），會(huì)導(dǎo)致死鎖。

（2）鎖釋放需要傳入正確的 stamp 每次加鎖時(shí)都會(huì)返回一個(gè)唯一的 stamp，在釋放鎖時(shí)需要傳入對(duì)應(yīng)的 stamp，否則會(huì)拋出 IllegalMonitorStateException。

（3）寫優(yōu)先策略 StampedLock 優(yōu)先滿足寫鎖請(qǐng)求，避免了讀寫鎖可能出現(xiàn)的寫線程饑餓問題。

（4）線程安全 StampedLock 是線程安全的，但不支持條件變量（Condition），因此無(wú)法直接使用 wait 或 notify。

（5）適用場(chǎng)景 適合 讀多寫少 的場(chǎng)景。 不適合寫頻繁的場(chǎng)景，因?yàn)閷戞i的爭(zhēng)用會(huì)導(dǎo)致性能下降。

總結(jié)

StampedLock 是 Java 并發(fā)工具庫(kù)中的一顆“冷門寶石”，它通過樂觀讀鎖提供了高效的非阻塞讀機(jī)制，同時(shí)避免了寫線程饑餓的問題。熟悉其 API 和使用場(chǎng)景，能夠幫助你在性能敏感的場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)更高效的并發(fā)控制！

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