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解讀Java8新特性--StampedLock

零下一度原創: 2017-06-17 14:15:031541瀏覽

本文從synchronized、Lock到Java8新增的StampedLock進行比較分析，對Java8新特性之StampedLock相關知識感興趣的朋友一起看看吧

Java8就像一個寶藏，一個小的API改進，也足與寫一篇文章，例如同步，一直是多線程並發編程的一個老話題，相信沒有人喜歡同步的代碼，這會降低應用的吞吐量等性能指標，最壞的時候會掛起死機，但是即使這樣你也沒得選擇，因為要確保資訊的正確性。所以這篇文章決定將從synchronized、Lock到Java8新增的StampedLock進行比較分析，相信StampedLock不會讓大家失望。

synchronized

在java5之前，實作同步主要是使用synchronized。它是Java語言的關鍵字，當它用來修飾一個方法或一個程式碼區塊的時候，能夠保證在同一時刻最多只有一個執行緒執行該段程式碼。

有四個不同的同步區塊：

1.實例方法

2.靜態方法

3.實例方法中的同步區塊

4.靜態方法中的同步區塊

大家對此應該不陌生，所以不多講了，以下是程式碼範例

synchronized(this)
// do operation
}

小結：在多線程並發編程中Synchronized一直是元老級角色，很多人都會稱呼它為重量級鎖，但是隨著Java SE1.6對Synchronized進行了各種優化之後，性能上也有所提升。

Lock

它是Java 5在java.util.concurrent.locks新增的一個API。

Lock是一個接口，核心方法是lock()，unlock()，tryLock()，實作類別有ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock.ReadLock, ReentrantReadWriteLock.WriteLock；

ReentrantReadWriteLock,ReadWriteLock, ReentrantLock 和synchronized鎖都有相同的記憶體語意。

與synchronized不同的是，Lock完全用Java寫成，在java這個層面是無關JVM實現的。 Lock提供更靈活的鎖機制，很多synchronized 沒有提供的許多特性，例如鎖投票，定時鎖等候和中斷鎖等候，但因為lock是透過程式碼實現的，要保證鎖定一定會被釋放，就必須將unLock( )放到finally{}中

下面是Lock的一個程式碼範例

rwlock.writeLock().lock();
try {
// do operation
} finally {
rwlock.writeLock().unlock();
}

小結：比synchronized更靈活、更具可擴展性的鎖定機制，但不管怎麼說還是synchronized程式碼要更容易書寫些

#StampedLock

##它是java8在java.util.concurrent.locks新增的一個API。

ReentrantReadWriteLock 在沒有任何讀寫鎖時，才可以取得寫入鎖，這可用於實現了悲觀讀取（Pessimistic Reading），即如果執行中進行讀取時，經常可能有另一個執行要寫入的需求，為了保持同步，ReentrantReadWriteLock 的讀取鎖定就可派上用場。

然而，如果讀取執行情況很多，寫入很少的情況下，使用ReentrantReadWriteLock 可能會使寫入執行緒遭遇飢餓（Starvation）問題，也就是寫入執行緒吃吃無法競爭到鎖定而一直處於等待狀態。

StampedLock控制鎖有三種模式（寫，讀，樂觀讀），一個StampedLock狀態是由版本和模式兩個部分組成，鎖獲取方法返回一個數字作為票據stamp，它用相應的鎖狀態表示並控制訪問，數字0表示沒有寫鎖被授權訪問。在讀鎖上分為悲觀鎖和樂觀鎖。

所謂的樂觀讀模式，也就是若讀的操作很多，寫的操作很少的情況下，你可以樂觀地認為，寫入與讀取同時發生幾率很少，因此不悲觀地使用完全的讀取鎖定，程式可以查看讀取資料之後，是否遭到寫入執行的變更，再採取後續的措施（重新讀取變更信息，或者

拋出異常），這一個小小改進，可大幅度提高程式的吞吐量！！

下面是java doc提供的StampedLock一個例子

class Point {
 private double x, y;
 private final StampedLock sl = new StampedLock();
 void move(double deltaX, double deltaY) { // an exclusively locked method
  long stamp = sl.writeLock();
  try {
  x += deltaX;
  y += deltaY;
  } finally {
  sl.unlockWrite(stamp);
  }
 }
 //下面看看乐观读锁案例
 double distanceFromOrigin() { // A read-only method
  long stamp = sl.tryOptimisticRead(); //获得一个乐观读锁
  double currentX = x, currentY = y; //将两个字段读入本地局部变量
  if (!sl.validate(stamp)) { //检查发出乐观读锁后同时是否有其他写锁发生？
  stamp = sl.readLock(); //如果没有，我们再次获得一个读悲观锁
  try {
   currentX = x; // 将两个字段读入本地局部变量
   currentY = y; // 将两个字段读入本地局部变量
  } finally {
   sl.unlockRead(stamp);
  }
  }
  return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);
 }
//下面是悲观读锁案例
 void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) { // upgrade
  // Could instead start with optimistic, not read mode
  long stamp = sl.readLock();
  try {
  while (x == 0.0 && y == 0.0) { //循环，检查当前状态是否符合
   long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp); //将读锁转为写锁
   if (ws != 0L) { //这是确认转为写锁是否成功
   stamp = ws; //如果成功 替换票据
   x = newX; //进行状态改变
   y = newY; //进行状态改变
   break;
   }
   else { //如果不能成功转换为写锁
   sl.unlockRead(stamp); //我们显式释放读锁
   stamp = sl.writeLock(); //显式直接进行写锁 然后再通过循环再试
   }
  }
  } finally {
  sl.unlock(stamp); //释放读锁或写锁
  }
 }
 }

小結：

StampedLock要比ReentrantReadWriteLock更廉價，也就是消耗比較小。

StampedLock與ReadWriteLock效能比較

下圖是和ReadWritLock相比，在一個執行緒情況下，是讀速度其4倍左右，寫是1倍。