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| 导读 | 本文主要讲解了 StampedLock的功能和使用，至于原理，StampedLock 虽然不像其它锁一样定义了内部类来实现 AQS 框架，但是 StampedLock 的基本实现思路还是利用 CLH 队列进行线程的管理，通过同步状态值来表示锁的状态和类型，具体的源码实现大家感兴趣的自己可以追踪看看。 |
想到读写锁，大家第一时间想到的可能是 ReentrantReadWriteLock。实际上，在 jdk8 以后，java 提供了一个性能更优越的读写锁并发类 StampedLock，该类的设计初衷是作为一个内部工具类，用于辅助开发其它线程安全组件，用得好，该类可以提升系统性能，用不好，容易产生死锁和其它莫名其妙的问题。本文主要和大家一起学习下 StampedLock 的功能和使用。
StampedLock的状态由版本和模式组成。锁获取方法返回一个戳，该戳表示并控制对锁状态的访问。StampedLock 提供了 3 种模式控制访问锁：
获取写锁，它是独占的，当锁处于写模式时，无法获得读锁，所有乐观读验证都将失败。
long stamp = lock.writeLock();
try {....} finally {lock.unlockWrite(stamp);
}悲观的方式后去非独占读锁。
long stamp = lock.readLock();
try {....} finally {lock.unlockRead(stamp);
}乐观读也就是若读的操作很多，写的操作很少的情况下，你可以乐观地认为，写入与读取同时发生几率很少，因此不悲观地使用完全的读取锁定，程序可以查看读取资料之后，是否遭到写入执行的变更，再采取后续的措施 (重新读取变更信息，或者抛出异常)，这一个小小改进，可大幅度提高程序的吞吐量。
StampedLock支持 tryOptimisticRead() 方法，读取完毕后做一次戳校验，如果校验通过，表示这期间没有其他线程的写操作，数据可以安全使用，如果校验没通过，需要重新获取读锁，保证数据一致性。
long stamp = lock.tryOptimisticRead();
// 验戳
if(!lock.validate(stamp)){// 锁升级}此外，StampedLock 提供了 api 实现上面 3 种方式进行转换：
如果锁状态与给定的戳记匹配，则执行以下操作之一。如果戳记表示持有写锁，则返回它。或者，如果是读锁，如果写锁可用，则释放读锁并返回写戳记。或者，如果是乐观读，则仅在立即可用时返回写戳记。该方法在所有其他情况下返回零
如果锁状态与给定的戳记匹配，则执行以下操作之一。如果戳记表示持有写锁，则释放它并获得读锁。或者，如果是读锁，返回它。或者，如果是乐观读，则仅在立即可用时才获得读锁并返回读戳记。该方法在所有其他情况下返回零。
如果锁状态与给定的戳记匹配，那么如果戳记表示持有锁，则释放它并返回一个观察戳记。或者，如果是乐观读，则在验证后返回它。该方法在所有其他情况下返回 0，因此作为“tryUnlock”的形式可能很有用。
下面用一个例子演示下 StampedLock 的使用，例子来源 jdk 中的 javadoc。
@Slf4j
@Data
public class Point {
private double x, y;
private final StampedLock sl = new StampedLock();
void move(double deltaX, double throws{
// 涉及对共享资源的修改，使用写锁 - 独占操作
long stamp = sl.writeLock();
log.info("writeLock lock success");
Thread.sleep(500);
try {
x += deltaX;
y += deltaY;
} finally {sl.unlockWrite(stamp);
log.info("unlock write lock success");
}
}
/**
* 使用乐观读锁访问共享资源
* 注意：乐观读锁在保证数据一致性上需要拷贝一份要操作的变量到方法栈，并且在操作数据时候可能其他写线程已经修改了数据，* 而我们操作的是方法栈里面的数据，也就是一个快照，所以最多返回的不是最新的数据，但是一致性还是得到保障的。*
* @return
*/
double distanceFromOrigin() throws{long stamp = sl.tryOptimisticRead(); // 使用乐观读锁
log.info("tryOptimisticRead lock success");
// 睡一秒中
Thread.sleep(1000);
double currentX = x, currentY = y; // 拷贝共享资源到本地方法栈中
if (!sl.validate(stamp)) { // 如果有写锁被占用，可能造成数据不一致，所以要切换到普通读锁模式
log.info("validate stamp error");
stamp = sl.readLock();
log.info("readLock success");
try {
currentX = x;
currentY = y;
} finally {sl.unlockRead(stamp);
log.info("unlock read success");
}
}
return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
}
void moveIfAtOrigin(double newX, double{ // upgrade
// Could instead start with optimistic, not read mode
long stamp = sl.readLock();
try {while (x == 0.0 && y == 0.0) {long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp); // 读锁转换为写锁
if (ws != 0L) {
stamp = ws;
x = newX;
y = newY;
break;
} else {sl.unlockRead(stamp);
stamp = sl.writeLock();}
}
} finally {sl.unlock(stamp);
}
}
}测试用例：
@Test
public void testStamped() throws InterruptedException {Point point = new Point();
point.setX(1);
point.setY(2);
// 线程 0 执行了乐观读
Thread thread0 = new Thread(() -> {
try {
// 乐观读
point.distanceFromOrigin();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}
}, "thread-0");
thread0.start();
Thread.sleep(500);
// 线程 1 执行写锁
Thread thread1 = new Thread(() -> {
// 乐观读
try {point.move(3, 4);
} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}
}, "thread-1");
thread1.start();
thread0.join();
thread1.join();}结果：
性能对比
正是由于 StampedLock的乐观读模式，早就 StampedLock 的高性能和高吞吐量，那么具体的性能提高有多少呢？
下图是和 ReadWritLock 相比，在一个线程情况下，读速度是其 4 倍左右，写是 1 倍。
下图是 16 个线程情况下，读性能是其几十倍，写性能也是近 10 倍左右：
下图是吞吐量提高：
那么这样是不是说 StampedLock可以全方位的替代 ReentrantReadWriteLock, 答案是否定的，StampedLock相对于 ReentrantReadWriteLock 有下面两个问题：
所以最终选择 StampedLock还是 ReentrantReadWriteLock，还是要看具体的业务场景。
本文主要讲解了 StampedLock的功能和使用，至于原理，StampedLock 虽然不像其它锁一样定义了内部类来实现 AQS 框架，但是 StampedLock 的基本实现思路还是利用 CLH 队列进行线程的管理，通过同步状态值来表示锁的状态和类型，具体的源码实现大家感兴趣的自己可以追踪看看。
