Java 标准库 API 系列之 StampedLock

本贴最后更新于 790 天前,其中的信息可能已经东海扬尘

在学习蚂蚁金服实现的 Raft 算法实现 sofa-jraft 项目中第一次接触到这个锁。jraft 使用 StampedLock 来实现对于 raft group 的路由信息的线程安全。

StampedLock 是 Java 8 中引入的新的锁机制,它支持三种模式的访问控制,分别是读模式、写模式和乐观读模式,它可以在高并发的情况下提供更好的性能和吞吐量。

在 StampedLock 中,每个线程都需要获取一个戳(stamp)来进行读或写操作,这个戳是一个 64 位的数字,其中高 16 位代表一个版本号,低 48 位代表一个序号。线程可以使用 tryOptimisticRead()方法来获取一个乐观读锁,这种方式不会阻塞线程,只是获取一个戳,如果获取到的戳发生了变化,就意味着有其他线程已经修改了共享资源,这时候需要重新获取锁。

StampedLock 还支持读锁和写锁。读锁是共享锁,多个线程可以同时持有读锁,并发地读取共享资源,而写锁是独占锁,只有一个线程可以持有写锁,其他线程需要等待写锁释放才能继续执行。

StampedLock 的优势在于,对于读多写少的场景,使用乐观读锁可以避免大量线程阻塞,提高系统的吞吐量;对于写操作比较频繁的场景,使用 StampedLock 可以减少锁的竞争,提高系统的性能。

API

StampedLock 有三种锁的获取方式:

  1. 读锁(readLock()):多个线程可以同时持有读锁,只要没有线程持有写锁。读锁是乐观的且不可重入的。通过调用 tryOptimisticRead()方法获取读锁,如果锁可用,会返回一个非零的标记(stamp)。
  2. 写锁(writeLock()):只有一个线程可以持有写锁,它排除所有的读锁和写锁。写锁是悲观的且可重入的。通过调用 writeLock()方法获取写锁。
  3. 乐观读锁(Optimistic Read Lock):乐观读锁是一种特殊的读锁,它允许其他线程在获取读锁之前修改共享数据,但在验证阶段检测到数据被修改时,需要重新获取锁。乐观读锁的获取方式是调用 tryOptimisticRead()方法,如果锁可用,会返回一个非零的标记(stamp)。

下面是一个简单的 StampedLock 的使用示例:

import java.util.concurrent.locks.StampedLock; public class Point { private double x; private double y; private final StampedLock lock = new StampedLock(); public void setPoint(double x, double y) { long stamp = lock.writeLock(); try { this.x = x; this.y = y; } finally { lock.unlockWrite(stamp); } } public double distanceFromOrigin() { long stamp = lock.tryOptimisticRead(); double currentX = x; double currentY = y; if (!lock.validate(stamp)) { stamp = lock.readLock(); try { currentX = x; currentY = y; } finally { lock.unlockRead(stamp); } } return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY); } }

在上述示例中,setPoint() 方法使用写锁来更新坐标。写锁是 排他锁,当一个线程获取写锁时,其他线程无法获取读锁或写锁。

distanceFromOrigin() 方法使用乐观读锁尝试获取点的当前坐标,并计算点到原点的距离。如果乐观读锁验证失败(即期间有写操作),则通过获取悲观读锁来重新读取坐标。

这个例子展示了 StampedLock 的乐观读锁和悲观写锁的使用方式,通过合理地选择锁的模式,可以提供更高的并发性能,并且允许读操作和写操作同时进行,而不会相互阻塞。

校验是否有写操作 是如何判断的

StampedLock 的写锁有一个版本号,读锁没有版本号。因此,StampedLock 可以通过判断当前读锁的版本号是否等于写锁的版本号来检查是否存在写锁。如果版本号相同,说明当前存在写锁,反之,则没有写锁。需要注意的是,在使用 StampedLock 时,如果读锁和写锁是在不同的线程中获取的,那么在判断是否存在写锁时可能存在一定的延迟,因为写锁的版本号可能已经变化,但是读锁的版本号还没有更新。因此,在这种情况下,可能会出现一定的误判。

  • Java

    Java 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性。

    3203 引用 • 8217 回帖 • 2 关注

相关帖子

欢迎来到这里!

我们正在构建一个小众社区,大家在这里相互信任,以平等 • 自由 • 奔放的价值观进行分享交流。最终,希望大家能够找到与自己志同道合的伙伴,共同成长。

注册 关于
请输入回帖内容 ...

推荐标签 标签

  • 心情

    心是产生任何想法的源泉,心本体会陷入到对自己本体不能理解的状态中,因为心能产生任何想法,不能分出对错,不能分出自己。

    59 引用 • 369 回帖
  • QQ

    1999 年 2 月腾讯正式推出“腾讯 QQ”,在线用户由 1999 年的 2 人(马化腾和张志东)到现在已经发展到上亿用户了,在线人数超过一亿,是目前使用最广泛的聊天软件之一。

    45 引用 • 557 回帖
  • Logseq

    Logseq 是一个隐私优先、开源的知识库工具。

    Logseq is a joyful, open-source outliner that works on top of local plain-text Markdown and Org-mode files. Use it to write, organize and share your thoughts, keep your to-do list, and build your own digital garden.

    7 引用 • 69 回帖 • 5 关注
  • BAE

    百度应用引擎(Baidu App Engine)提供了 PHP、Java、Python 的执行环境,以及云存储、消息服务、云数据库等全面的云服务。它可以让开发者实现自动地部署和管理应用,并且提供动态扩容和负载均衡的运行环境,让开发者不用考虑高成本的运维工作,只需专注于业务逻辑,大大降低了开发者学习和迁移的成本。

    19 引用 • 75 回帖 • 683 关注
  • Scala

    Scala 是一门多范式的编程语言,集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。

    13 引用 • 11 回帖 • 159 关注
  • NetBeans

    NetBeans 是一个始于 1997 年的 Xelfi 计划,本身是捷克布拉格查理大学的数学及物理学院的学生计划。此计划延伸而成立了一家公司进而发展这个商用版本的 NetBeans IDE,直到 1999 年 Sun 买下此公司。Sun 于次年(2000 年)六月将 NetBeans IDE 开源,直到现在 NetBeans 的社群依然持续增长。

    78 引用 • 102 回帖 • 714 关注
  • 脑图

    脑图又叫思维导图,是表达发散性思维的有效图形思维工具 ,它简单却又很有效,是一种实用性的思维工具。

    32 引用 • 100 回帖
  • Notion

    Notion - The all-in-one workspace for your notes, tasks, wikis, and databases.

    10 引用 • 77 回帖 • 1 关注
  • SendCloud

    SendCloud 由搜狐武汉研发中心孵化的项目,是致力于为开发者提供高质量的触发邮件服务的云端邮件发送平台,为开发者提供便利的 API 接口来调用服务,让邮件准确迅速到达用户收件箱并获得强大的追踪数据。

    2 引用 • 8 回帖 • 509 关注
  • Anytype
    3 引用 • 31 回帖 • 28 关注
  • WebComponents

    Web Components 是 W3C 定义的标准,它给了前端开发者扩展浏览器标签的能力,可以方便地定制可复用组件,更好的进行模块化开发,解放了前端开发者的生产力。

    1 引用 • 14 关注
  • RabbitMQ

    RabbitMQ 是一个开源的 AMQP 实现,服务器端用 Erlang 语言编写,支持多种语言客户端,如:Python、Ruby、.NET、Java、C、PHP、ActionScript 等。用于在分布式系统中存储转发消息,在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。

    49 引用 • 60 回帖 • 350 关注
  • Eclipse

    Eclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言,它只是一个框架和一组服务,用于通过插件组件构建开发环境。

    76 引用 • 258 回帖 • 626 关注
  • 安全

    安全永远都不是一个小问题。

    199 引用 • 818 回帖
  • 锤子科技

    锤子科技(Smartisan)成立于 2012 年 5 月,是一家制造移动互联网终端设备的公司,公司的使命是用完美主义的工匠精神,打造用户体验一流的数码消费类产品(智能手机为主),改善人们的生活质量。

    4 引用 • 31 回帖 • 1 关注
  • Flume

    Flume 是一套分布式的、可靠的,可用于有效地收集、聚合和搬运大量日志数据的服务架构。

    9 引用 • 6 回帖 • 663 关注
  • 倾城之链
    23 引用 • 66 回帖 • 167 关注
  • 快应用

    快应用 是基于手机硬件平台的新型应用形态;标准是由主流手机厂商组成的快应用联盟联合制定;快应用标准的诞生将在研发接口、能力接入、开发者服务等层面建设标准平台;以平台化的生态模式对个人开发者和企业开发者全品类开放。

    15 引用 • 127 回帖 • 2 关注
  • 酷鸟浏览器

    安全 · 稳定 · 快速
    为跨境从业人员提供专业的跨境浏览器

    3 引用 • 59 回帖 • 52 关注
  • JavaScript

    JavaScript 一种动态类型、弱类型、基于原型的直译式脚本语言,内置支持类型。它的解释器被称为 JavaScript 引擎,为浏览器的一部分,广泛用于客户端的脚本语言,最早是在 HTML 网页上使用,用来给 HTML 网页增加动态功能。

    730 引用 • 1284 回帖
  • WiFiDog

    WiFiDog 是一套开源的无线热点认证管理工具,主要功能包括:位置相关的内容递送;用户认证和授权;集中式网络监控。

    1 引用 • 7 回帖 • 611 关注
  • Hadoop

    Hadoop 是由 Apache 基金会所开发的一个分布式系统基础架构。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下,开发分布式程序。充分利用集群的威力进行高速运算和存储。

    93 引用 • 122 回帖 • 614 关注
  • 域名

    域名(Domain Name),简称域名、网域,是由一串用点分隔的名字组成的 Internet 上某一台计算机或计算机组的名称,用于在数据传输时标识计算机的电子方位(有时也指地理位置)。

    43 引用 • 208 回帖
  • 开源

    Open Source, Open Mind, Open Sight, Open Future!

    415 引用 • 3599 回帖
  • 创造

    你创造的作品可能会帮助到很多人,如果是开源项目的话就更赞了!

    187 引用 • 1021 回帖 • 1 关注
  • C

    C 语言是一门通用计算机编程语言,应用广泛。C 语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。

    86 引用 • 165 回帖 • 1 关注
  • 自由行
    1 关注