多线程（31）StampedLock和ReadWriteLock

StampedLock 是 Java 8 引入的一种新的锁机制，位于 java.util.concurrent.locks 包下。它可以被认为是 ReadWriteLock 的一个改进版，提供了一种乐观的读锁策略，这种策略可以在某些场景下减少锁的竞争，从而提高性能。与 ReadWriteLock 相比，StampedLock 在使用时需要更加注意，因为它的锁方法不支持重入，并且不支持条件变量。

工作原理

StampedLock 提供了三种主要的访问模式：

写锁（Write Lock）：
- 类似于 ReadWriteLock 的写锁，提供了排他性的访问。
- 获取写锁时，StampedLock 会阻塞读锁和写锁的获取。
悲观读锁（Pessimistic Read Lock）：
- 类似于 ReadWriteLock 的读锁，但在 StampedLock 中被称为悲观读锁。
- 当获取到悲观读锁时，写锁的请求会被阻塞，直到所有悲观读锁都释放。
乐观读（Optimistic Read）：
- 这是 StampedLock 独有的一种读取模式。
- 乐观读不会阻塞写锁的获取，也不会获取实际的锁；它会返回一个邮戳（stamp），代表这次读的版本。
- 在数据实际读取之前，需要检查邮戳，看看在读取过程中有没有写操作进行，如果有，乐观读需要退化为悲观读锁或者重新读取数据。

锁的获取和释放

每次锁的获取操作，无论是读锁还是写锁，StampedLock 都会返回一个表示锁状态的邮戳（stamp）。这个邮戳在锁的释放时必须要提供，作为释放锁的凭证。这是一个与 ReadWriteLock 显著不同的特点，因为 ReadWriteLock 并不需要这样的邮戳。

重要特点

非阻塞的乐观读 ： StampedLock 支持一种非阻塞的读取锁，这可以减少线程阻塞，提高系统吞吐量。
不支持条件变量 ： StampedLock 不支持条件变量。如果需要类似条件变量的特性，需要使用 ReentrantLock 或者 ReadWriteLock。
不支持重入 ： StampedLock 的锁不支持重入。如果一个线程已经持有锁，它不能再次获取锁，否则可能会导致死锁。
中断敏感性 ： StampedLock 的锁获取方法提供中断敏感和非中断敏感的版本，这意味着获取锁的操作可以响应中断。
锁的转换 ： StampedLock 允许从读锁转换为写锁，反之亦然，通过使用特定的方法来尝试转换锁，并检查返回的邮戳是否有效。

示例代码

下面展示了一个使用 StampedLock 的简单示例，包括悲观读锁和写锁的使用：

java 复制代码

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;

public class StampedLockExample {
    private final StampedLock sl = new StampedLock();

    // 模拟共享资源
    private int sharedState;

    public void write(int newValue) {
        long stamp = sl.writeLock(); // 获取写锁，并返回邮戳
        try {
            sharedState = newValue;
        } finally {
            sl.unlockWrite(stamp); // 释放写锁，并提供邮戳
        }
    }

    public int read() {
        long stamp = sl.readLock(); // 获取悲观读锁，并返回邮戳
        try {
            return sharedState;
        } finally {
            sl.unlockRead(stamp); // 释放读锁，并提供邮戳
        }
    }

    public int optimisticRead() {
        long stamp = sl.tryOptimisticRead(); // 尝试获取乐观读，并返回邮戳
        int currentState = sharedState; // 读取共享资源
        if (!sl.validate(stamp)) { // 检查在读取过程中是否有写操作
            stamp = sl.readLock(); // 退化为悲观读锁
            try {
                currentState = sharedState;
            } finally {
                sl.unlockRead(stamp);
            }
        }
        return currentState;
    }
}

在这个示例中，我们展示了如何在 StampedLock 中获取和释放写锁和悲观读锁，以及如何执行乐观读取并验证它是否仍然有效。注意：在实际使用中，你需要小心地管理锁的释放，以避免死锁和资源泄露。