Java并发编程之StampedLock

1. 写锁

• 独占性：
  写锁是完全独占的。在一个线程获取了写锁后，其他线程既不能获得写锁，也不能获得读锁或乐观读锁。

• 使用方法：
  通过 writeLock() 方法获取写锁，返回一个 stamp，释放时需要传入这个 stamp。

  StampedLock stampedLock = new StampedLock();
  long stamp = stampedLock.writeLock();
  try {
      // 对共享资源进行写操作
  } finally {
      stampedLock.unlockWrite(stamp);
  }
  

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2. 读锁

• 共享性：
  读锁允许多个线程同时获取，只要没有线程持有写锁。

• 使用方法：
  使用 readLock() 方法获得读锁，同样返回一个 stamp，用于后续的释放操作。

  long stamp = stampedLock.readLock();
  try {
      // 执行读操作
  } finally {
      stampedLock.unlockRead(stamp);
  }
  

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3. 乐观读锁

• 非阻塞特性：
  乐观读锁不是一种真正意义上的锁，它不会阻塞写操作。调用 tryOptimisticRead() 方法时，会返回一个 stamp，这个 stamp 表示一个“乐观”状态。

• 使用方法和验证：
  在进行乐观读时，先获取 stamp，然后执行读操作，最后使用 validate(stamp) 方法验证在读期间数据是否发生了修改。如果验证失败，说明在读期间有写操作发生，通常退化为读锁重新读取数据。

  long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();
  // 进行读操作
  // ...
  if (!stampedLock.validate(stamp)) {
      // 如果验证失败，说明期间有写操作，退化为获取读锁重试
      stamp = stampedLock.readLock();
      try {
          // 重新进行读操作
      } finally {
          stampedLock.unlockRead(stamp);
      }
  }
  

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4. 限制

• 不支持条件变量：
  与 ReentrantLock 不同，StampedLock 不支持像 Condition 这样的条件变量。无法使用 await() 或 signal() 来等待特定条件的发生。

• 不支持锁重入：
  StampedLock 是非重入的。如果同一个线程已经持有写锁，再次尝试获取写锁或读锁时，会导致阻塞或错误。

  • 写锁→读锁：当线程持有写锁时，可以安全地转换为读操作（称为锁降级），但这必须遵循严格的操作顺序。
  • 读锁→写锁：从读锁直接升级为写锁是不支持的，会导致死锁风险，因此需要先释放读锁，再获取写锁。

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Stamped:

1. 标识锁的状态
   每次获取锁（无论是读锁、写锁还是乐观读锁）时，都会返回一个 stamp，这个 stamp 内部编码了当前锁的状态（包括版本信息）。当写操作发生时，版本会递增，从而使之前获取的 stamp 失效。

2. 用于解锁操作
   获取锁后，必须在释放锁时传入相同的 stamp。通过这种方式，StampedLock 能够验证释放操作是否对应正确的锁状态，保证解锁操作的正确性。

   long stamp = stampedLock.writeLock();
   try {
       // 执行写操作
   } finally {
       stampedLock.unlockWrite(stamp);
   }
   

3. 乐观读锁的验证
   使用 tryOptimisticRead() 获得一个乐观读锁时，会返回一个 stamp。此时，线程可以不阻塞地读取数据，但在读取完成后，调用 validate(stamp) 方法来检查在此期间是否有写操作发生。如果返回 false，表示期间有修改，读取的数据可能不一致，通常退化为读锁重新读取数据。

   long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();
   // 执行读操作
   if (!stampedLock.validate(stamp)) {
       // 如果验证失败，则获取读锁重新读取数据
       stamp = stampedLock.readLock();
       try {
           // 再次执行读操作
       } finally {
           stampedLock.unlockRead(stamp);
       }
   }