架构师四面遭遇StampedLock,这么应对保拿offer

JavaEdge

修改于 2025-12-21 19:17:59

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0 前言

读写锁允许多线程同时读共享变量，适用读多写少。读多写少场景还能更快吗？有的，JDK8提供StampedLock，性能比读写锁还好。

1 锁模式

ReadWriteLock支持读、写锁两种锁模式。而StampedLock支持三种：

写锁
悲观读锁
乐观读

写锁、悲观读锁和ReadWriteLock的写锁、读锁的语义类似。不同在于：StampedLock写锁、悲观读锁加锁成功后，会返回一个stamp；释放锁时，需传入该stamp。

private final static StampedLock STAMPED_LOCK = new StampedLock();

public static void main(String[] args) throws Exception {...}

private static void add() {
    // see!!!
    long stamp = STAMPED_LOCK.writeLock();
    try {
        count++;
    } finally {
        // see!!!
        STAMPED_LOCK.unlock(stamp);
    }
}

2 StampedLock性能为何优于ReadWriteLock

在于支持乐观读：

ReadWriteLock支持多线程同时读，但当多线程读时，所有写操作被阻塞
而StampedLock提供乐观读，允许一个线程获取写锁，即不是所有写操作都被阻塞

乐观读操作无锁，所以相比ReadWriteLock读锁，乐观读性能更好。

3 实践案例

计算到原点的距离

class Point {
    private int x, y;
    final StampedLock stampedLock = new StampedLock();

    public int distanceFromOrigin() {
        // 1. 乐观读, 无锁
        long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();

        // 2. 乐观读无锁，所以共享变量x、y读入局部变量时，x、y可能被其他线程修改
        int curX = x, curY = y;

        /*
         * 3. 所以读完后，还要再验证是否存在写操作
         * 判断执行读操作期间，是否存在写操作
         * 若存在，则stampedLock.validate返false
         */
        if (!stampedLock.validate(stamp)) {
            // 升级为悲观读锁
            stamp = stampedLock.readLock();
            try {
                curX = x;
                curY = y;
            } finally {
                // 释放悲观读锁
                stampedLock.unlockRead(stamp);
            }
        }

        return (int) Math.sqrt(curX * curX + curY * curY);
    }
}

若执行乐观读过程中，存在写操作，会把乐观读升级为悲观读锁。

这很好，否则就要在一个循环里反复执行乐观读，直到执行乐观读操作的期间没有写操作（这样才能保证x和y的正确性和一致性)，而循环读浪费大量CPU。

升级为悲观读锁，代码简练不易错。

4 理解乐观读

类比StampedLock乐观读和DB乐观锁。

DB乐观锁使用场景

一个模块，会有多个人通过前端同时修改同一条订单，咋保证订单数据的线程安全？

用乐观锁。订单表加个数值型版本号字段version，每次更新记录时，version+1。生产订单的UI在展示的时候，需查询DB，此时将该version字段和其他业务字段一起返回给生产订单UI。

若用户查询的生产订单的id=777：

select id，... ，version
from product_doc
where id=777

用户在前端执行保存操作时，后台用如下SQL更新生产订单，假设该条生产订单version=9。

update product_doc 
set version=version+1，...
where id=777 and version=9

若该SQL语句执行成功并且返回1，说明前端执行查询操作到执行保存操作期间，没有其他人修改过这条数据。因为如果这期间其他人修改过这条数据，那么版本号字段一定会大于9。

数据库里的乐观锁，查询时需将 version 字段查出来，更新时要用version字段做验证。这个 version 字段就类似于StampedLock里面的stamp。

5 StampedLock踩坑记

读多写少场景，StampedLock性能很好，可替代ReadWriteLock，但StampedLock：

不可重入
悲观读锁、写锁都不支持条件变量

若线程阻塞在StampedLock的readLock()或writeLock()，此时调用该阻塞线程的interrupt()，会导致CPU飙升。

案例

线程T1获取写锁后将自己阻塞，线程T2尝试获取悲观读锁，也会阻塞；若此时调用线程T2的interrupt()来中断线程T2，会发现线程T2所在CPU飙升100%。

final StampedLock lock = new StampedLock();

Thread T1 = new Thread(()->{
  // 获取写锁
  lock.writeLock();
  // 永远阻塞在此处，不释放写锁
  LockSupport.park();
});
T1.start();

// 保证T1获取写锁
Thread.sleep(100);
Thread T2 = new Thread(()->
  // 阻塞在悲观读锁
  lock.readLock()
);
T2.start();
// 保证T2阻塞在读锁
Thread.sleep(100);
// 中断线程T2
// 会导致线程T2所在CPU飙升
T2.interrupt();
T2.join();

所以用StampedLock一定别调用中断。若需支持中断功能，用可中断的悲观读锁readLockInterruptibly()和写锁writeLockInterruptibly()。

6 总结

StampedLock使用看着复杂，但若理解乐观锁原理，用起来还是流畅。

认真揣摩示例，它就是个最佳实践。示例形成的代码模板，工作尽量直接套用：

StampedLock读模板

final StampedLock sl = new StampedLock();

// 乐观读
long stamp = 
  sl.tryOptimisticRead();
// 读入方法局部变量
......
// 校验stamp
if (!sl.validate(stamp)){
  // 升级为悲观读锁
  stamp = sl.readLock();
  try {
    // 读入方法局部变量
    .....
  } finally {
    //释放悲观读锁
    sl.unlockRead(stamp);
  }
}
//使用方法局部变量执行业务操作

StampedLock写模板

long stamp = sl.writeLock();
try {
  // 写共享变量
  ......
} finally {
  sl.unlockWrite(stamp);
}

StampedLock支持锁的降级（通过tryConvertToReadLock()方法实现）和升级（通过tryConvertToWriteLock()方法实现）。

private double x, y;
final StampedLock sl = new StampedLock();
// 存在问题的方法
void moveIfAtOrigin(double newX, double newY){
 long stamp = sl.readLock();
 try {
  while(x == 0.0 && y == 0.0){
    long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);
    if (ws != 0L) {
      x = newX;
      y = newY;
      break;
    } else {
      sl.unlockRead(stamp);
      stamp = sl.writeLock();
    }
  }
 } finally {
  sl.unlock(stamp);
}

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原始发表：2022-12-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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