java8新特性StampedLock是如何解决同步问题的

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synchronized

在java5之前，实现同步主要是使用synchronized。它是Java语言的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。

有四种不同的同步块：

1. 实例方法

2. 静态方法

3. 实例方法中的同步块

4. 静态方法中的同步块

大家对此应该不陌生，所以不多讲了，以下是代码示例

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synchronized(this) // do operation }

小结：在多线程并发编程中Synchronized一直是元老级角色，很多人都会称呼它为重量级锁，但是随着Java SE1.6对Synchronized进行了各种优化之后，性能上也有所提升。

Lock

它是Java 5在java.util.concurrent.locks新增的一个API。

Lock是一个接口，核心方法是lock()，unlock()，tryLock()，实现类有ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock.ReadLock, ReentrantReadWriteLock.WriteLock；

ReentrantReadWriteLock, ReentrantLock 和synchronized锁都有相同的内存语义。

与synchronized不同的是，Lock完全用Java写成，在java这个层面是无关JVM实现的。Lock提供更灵活的锁机制，很多 synchronized  没有提供的许多特性，比如锁投票，定时锁等候和中断锁等候，但因为lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到 finally{}中

下面是Lock的一个代码示例

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

小结：比synchronized更灵活、更具可伸缩性的锁定机制，但不管怎么说还是synchronized代码要更容易书写些

StampedLock

它是java8在java.util.concurrent.locks新增的一个API。

ReentrantReadWriteLock 在沒有任何读写锁时，才可以取得写入锁，这可用于实现了悲观读取（Pessimistic  Reading），即如果执行中进行读取时，经常可能有另一执行要写入的需求，为了保持同步，ReentrantReadWriteLock  的读取锁定就可派上用场。

然而，如果读取执行情况很多，写入很少的情况下，使用 ReentrantReadWriteLock 可能会使写入线程遭遇饥饿（Starvation）问题，也就是写入线程吃吃无法竞争到锁定而一直处于等待状态。

StampedLock控制锁有三种模式（写，读，乐观读），一个StampedLock状态是由版本和模式两个部分组成，锁获取方法返回一个数字作为票据stamp，它用相应的锁状态表示并控制访问，数字0表示没有写锁被授权访问。在读锁上分为悲观锁和乐观锁。

所谓的乐观读模式，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！！

下面是java doc提供的StampedLock一个例子

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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 } } }

小结：

StampedLock要比ReentrantReadWriteLock更加廉价，也就是消耗比较小。

StampedLock与ReadWriteLock性能对比

下图是和ReadWritLock相比，在一个线程情况下，是读速度其4倍左右，写是1倍。

下图是六个线程情况下，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：

1、synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定；

2、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock,、StampedLock都是对象层面的锁定，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中；

3、StampedLock 对吞吐量有巨大的改进，特别是在读线程越来越多的场景下；

4、StampedLock有一个复杂的API，对于加锁操作，很容易误用其他方法;

5、当只有少量竞争者的时候，synchronized是一个很好的通用的锁实现;

6、当线程增长能够预估，ReentrantLock是一个很好的通用的锁实现;

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