StampedLock——读写锁中的王者

引言

在多线程编程的领域，协调线程对共享资源的并发访问至关重要。其中，读写锁是一种常用的同步机制，它允许多个线程同时读取共享数据，但只能有一个线程同时写入数据。然而，在读写锁家族中，有一种锁脱颖而出，以其无与伦比的性能和灵活性而著称——StampedLock。

认识 StampedLock

StampedLock 是一种基于能力的锁，它通过引入一个称为印记（stamp）的概念，将读写锁的传统模式提升到了一个新的高度。印记是一个整数，它代表线程对锁定的状态的访问权限。StampedLock 提供了三种不同的访问模式：

• 读模式： 允许线程读取共享数据。
• 写模式： 允许线程写入共享数据，并排他访问数据。
• 乐观读模式： 允许线程读取共享数据，但不会阻塞后续的写操作。

StampedLock 的优势

StampedLock 相较于传统读写锁拥有以下优势：

• 高效的并发读取： StampedLock 允许多个线程同时以读模式访问共享数据，而不会出现写入阻塞。
• 避免饥饿： 乐观读模式可防止写线程无限期地阻塞读线程。
• 无锁读取： 在某些情况下，StampedLock 可以在不获取锁的情况下读取共享数据，从而提高了性能。
• 升级和降级锁： StampedLock 允许线程在不释放锁的情况下升级或降级其访问模式，提供了更大的灵活性。

使用 StampedLock

使用 StampedLock 涉及以下步骤：

• 获取印记： 使用 tryOptimisticRead() 或 tryWrite() 方法获取印记。
• 验证印记： 使用 validate() 方法验证印记，以确保它仍然有效。
• 释放印记： 使用 unlockRead() 或 unlockWrite() 方法释放印记。

最佳实践

以下是一些使用 StampedLock 的最佳实践：

• 尽可能使用乐观读模式： 以乐观读模式读取共享数据，以避免饥饿。
• 验证印记： 始终在使用印记之前验证其有效性。
• 释放印记： 在不再需要印记时立即释放它。

案例研究：

并发哈希表

StampedLock 在并发哈希表中得到了广泛的应用。通过使用 StampedLock，哈希表可以同时支持多个线程的并发读取，而写入操作可以同时阻塞读取操作，从而提供了高效且可扩展的同步。

结论

StampedLock 是一种功能强大且高效的读写锁，它为多线程编程提供了无与伦比的性能和灵活性。通过结合基于能力的锁和印记的概念，StampedLock 解决了传统读写锁的许多缺点，使其成为需要高并发性和可扩展性的应用程序的理想选择。