深入剖析ReentrantReadWriteLock和StampedLock的奥秘：并发访问的多面性

2024-01-17 15:06:42

读写锁的艺术：ReentrantReadWriteLock 与 StampedLock

在多线程编程的世界中，协调对共享资源的访问至关重要。读写锁提供了优雅的解决方案，允许多个线程同时读取共享数据，而只允许一个线程写入。在这篇文章中，我们将深入探讨 Java 中两种流行的读写锁：ReentrantReadWriteLock 和 StampedLock。

ReentrantReadWriteLock：分而治之

ReentrantReadWriteLock 顾名思义，是一种可重入的读写锁。它由两个独立的锁组成：读锁和写锁。读锁可以被多个线程同时获取，而写锁只能由一个线程独占。

想象一下一个图书馆的场景。多个读者可以同时阅读一本书（读锁），但只有一个管理员可以同时更新或借出这本书（写锁）。

代码示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
import java.util.HashMap;

public class Library {

    private final ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    private final HashMap<String, Book> books = new HashMap<>();

    public Book getBook(String title) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return books.get(title);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void addBook(Book book) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            books.put(book.getTitle(), book);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

StampedLock：更灵活的读写

StampedLock 是一种较新的读写锁，在 Java 8 中引入。它提供了一种更灵活的读写分离机制，以及对乐观锁的支持。

StampedLock 使用一个称为“邮票”的机制。每个线程在访问共享数据之前需要获取一个邮票。邮票包含两个值：读邮票和写邮票。

与 ReentrantReadWriteLock 类似，读邮票允许线程读取数据，而写邮票允许线程写入数据。然而，StampedLock 支持乐观锁。这意味着线程可以在不持有锁的情况下读取数据。

想象一下一个在线购物网站。多个用户可以同时浏览产品（读邮票），但只有一个用户可以同时下订单（写邮票）。

代码示例：

import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
import java.util.HashMap;

public class ShoppingCart {

    private final StampedLock lock = new StampedLock();
    private final HashMap<String, Item> items = new HashMap<>();

    public Item getItem(String name) {
        long stamp = lock.tryOptimisticRead();
        Item item = items.get(name);
        if (!lock.validate(stamp)) {
            // 数据被修改了，重新获取邮票
            stamp = lock.readLock();
            try {
                item = items.get(name);
            } finally {
                lock.unlockRead(stamp);
            }
        }
        return item;
    }

    public void addItem(Item item) {
        long stamp = lock.writeLock();
        try {
            items.put(item.getName(), item);
        } finally {
            lock.unlockWrite(stamp);
        }
    }
}