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JUC：读写锁

news 2025/10/10 5:00:00

无锁 => 独占锁 => 读写锁 => 邮戳锁

ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock, StampedLock

4.12.1 面试题

Java有哪些锁？
对于读写锁，锁饥饿问题是什么？
有没有比读写锁更快的锁？邮戳锁
StampedLock知道码？（邮戳锁/票据锁）
ReentrantReadWriteLock的锁降级机制是什么？

4.12.2 ReentrantReadWriteLock

读写锁的定义：一个资源能够被多个读线程访问，或者被一个写线程访问，但是不能同时存在读写线程。

class MyResource{Map<String,String> map = new HashMap<>();// Lock lock = new ReentrantLock();ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();public void write(String key, String value) throws InterruptedException {// lock.lock();readWriteLock.writeLock().lock();try {System.out.println("正在写入");map.put(key, value);TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);System.out.println("完成写入");}finally {//lock.unlock();readWriteLock.writeLock().unlock();}}public void read(String key) throws InterruptedException {//lock.lock();readWriteLock.readLock().lock();try {System.out.println("正在读取");map.get(key);TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);System.out.println("完成读取");}finally {//lock.unlock();readWriteLock.readLock().unlock();}}

ReentrantReadWriteLock锁降级：将写锁降级为读锁，反之叫锁升级

一个线程锁降级流程
- 获取写锁
- 获取读锁
- 释放写锁

如果先获取读锁，并且没有释放时，线程是无法获取写锁的。因此ReentrantReadWriteLock无法完成锁升级

ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();readWriteLock.writeLock().lock(); // 1. 获取写锁
// 写锁状态
readWriteLock.readLock().lock(); // 2. 获取读锁
readWriteLock.writeLock().unlock();// 3. 释放写锁// 锁降级之后为读锁状态readWriteLock.readLock().unlock();

统一线程先获取写锁再去获取读锁，相当于重入。

4.12.3 StampedLock

定义
- StampedLock是JDK1.8新增的一个读写锁，是对ReentrantReadWriteLock的优化。
- 邮戳锁，也成为票据锁
- stamp(戳记，long类型)：代表了锁的状态。当stamp返回0时，表示线程获取锁失败，并且，当释放锁或者转换锁时，都要传入最初获取的stamp值。
作用
- 解决锁饥饿：对于短的只读代码块，使用乐观模式通常可以减少争用并提高吞吐量。
- 锁降

锁饥饿案例：假如当前有1000个线程，999个在进行读操作，1个在进行写操作。有可能999个读操作长期获取锁，导致1个写操作长时间获取不到锁。导致锁饥饿

ReentrantReadWriteLock 和 StampedLock对比：

ReentrantReadWVriteLock

允许多个线程同时读，但是只允许一个线程写，在线程获取到写锁的时候，其他写操作和读操作都会处于阻塞状态。

读锁和写锁也是互斥的，所以在读的时候是不允许写的，读写锁比传统的synchronized速度要快很多，原因就是在于ReentrantReadWriteLock文持读并发，读读可以共享

StampedLock

ReentrantReadWriteLock的读锁被占用的时候，其他线程尝武获取写锁的时候会被阻塞。

但是，StampedLock采取乐观获取锁后，其他线程尝试获取写锁时不会被阳塞，这其实是对读锁的优化，所以，在获取乐观读锁后，还需要对结果进行校验。

对于短的只读代码块，使用乐观模式通常可以减少争用并提高吞吐量。

（1）特点

所有获取锁的方法，都返回一个邮戳Stamp，Stamp为零表示获取失败，其余都表示成功;
所有释放锁的方法都需要一个邮戳Stamp，这个Stamp必须是和成功获取锁时得到的Stamp一致;
StampedLock是不可重入的，危险 !!!(如果一个线程已经持有了写锁，再去获取写锁的话就会造成死锁)
StampedLock有三种访问模式
- Reading（悲观读模式）：和ReentrantReadWriteLock.readLock().lock()一样
- Writing（悲观写模式）：和ReentrantReadWriteLock.writeLock().lock()一样
- Optimistic Reading（乐观读模式）: 无锁机制，类似于数据库中的乐观锁，支持读写并发，乐观认为读取时没有人修改，如果被修改再升级为悲观读模式

乐观读模式：仅当锁定当前未处于写入模式时，方法tryOptimisticead()才返回非零戳记。如果自获得给定标记以来未在写入模式下获取锁定，则方法validate(long)返回tue。这种模式可以被认为是读锁的极弱版本，可以随时被作者,坏。对短的只读代码段使用乐观模式通常可以减少争,用并提高吞吐量。但是，它的使用本质上是脆弱的。乐观读取部分应该只读取字段并将它们保存在局部变量中，以便以后在验证后使用。在乐观摸式下读取的字段可能非常不一致，因此仅在您熟采数据表示以拾查一致性和/或重复调用方法validate()。例如，在首次读取对象或数组引用，然后访问其中一个字段，元素或方法时，通常需要执行此类步。

（2）代码演示

// writelong writeStamp = stampedLock.writeLock();
//业务代码
stampedLock.unlock(writeStamp);// read
long readStamp = stampedLock.readLock();
stampedLock.unlock(writeStamp);

普通读写

public void write(){long stamp = stampedLock.writeLock();System.out.println("WW 写线程准备修改");try{num = num + 1;}finally {stampedLock.unlockWrite(stamp);}System.out.println("WW 写线程修改结束");
}/*** 悲观读*/
public void read(){long stamp = stampedLock.readLock();System.out.println("RR 读线程准备读取");try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}try {System.out.println("读线程读取" + num);}finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}System.out.println("RR 读线程完成读取");
}

乐观读

/*** 乐观读*/
public void optimisticRead(){long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();int result = num;//故意间隔4秒 乐观认为读取中没有其他线程修改过number值，具体靠判断System.out.println("4s前stampedLock.validate方法（true无修改，false有修改）: " + stampedLock.validate(stamp));for (int i = 0; i < 4; i++) {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("OR 正在读取 " + i + "：：" + num);System.out.println("OR STAMP Validate标记：" + stampedLock.validate(stamp));}if (!stampedLock.validate(stamp)) { // 有写操作，可以对其进行手动升级System.out.println("有人修改");long readStamp = stampedLock.readLock();try{System.out.println("OR RR 升级悲观读");result = num;System.out.println("OR RR 悲观读后 result " + result);}finally {stampedLock.unlockRead(readStamp);}}System.out.println("OR 最终值 " + result);
}