深入解析ReentrantLock与StampedLock的使用技巧

2024 年 05 月 05 日

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在Java并发编程领域，ReentrantLock与 StampedLock是两个非常重要的锁实现，它们提供了比内置 synchronized关键字更为灵活和高效的线程同步机制。下面将深入解析这两种锁的使用技巧，以便开发者能够根据具体场景选择合适的同步工具。

ReentrantLock

基本概念

ReentrantLock是JDK中提供的一个可重入互斥锁，它实现了 Lock接口，相比 synchronized，提供了更细粒度的锁操作，如公平锁/非公平锁选择、尝试获取锁、定时获取锁以及锁中断等功能。"可重入"意味着持有锁的线程可以再次获取该锁，而不会发生死锁。

使用技巧

公平与非公平模式：通过构造函数可以选择锁的公平策略。公平模式下，等待时间最长的线程会优先获得锁，适合长任务，但性能略差；非公平模式下，新来的线程有机会直接抢占锁，适合短任务，提升吞吐量。
尝试获取锁：tryLock()方法允许尝试获取锁而不立即阻塞，这对于执行时间不确定或短暂操作非常有用。可以设置超时参数，避免无限等待。
中断响应：使用 lockInterruptibly()可以在等待锁的过程中响应中断，使线程能够及时退出等待状态，增强了程序的响应性。
条件变量：ReentrantLock内部维护了一个或多个Condition对象，可以用来实现更复杂的线程间协调逻辑，比如等待某个条件满足后再唤醒线程。

StampedLock

基本概念

StampedLock是Java 8引入的一种新型锁，它支持读写锁的分离，并且提供了乐观读锁（非阻塞）、悲观读锁（阻塞）和写锁三种模式，旨在提高并发读取的性能，尤其适合读多写少的场景。

使用技巧

乐观读锁：使用 tryOptimisticRead()获取一个乐观读戳记（stamp），在读操作前后比较戳记是否发生变化来判断读取过程中是否有写操作发生，适用于读操作远多于写操作的情况，能显著提升并发性能。
悲观读/写锁：与传统锁类似，readLock()和 writeLock()分别用于获取悲观读锁和写锁，其中写锁独占，读锁可共享，适用于写操作频繁或数据竞争激烈的场景。
锁升级与降级：StampedLock支持从乐观读锁升级到写锁，或者从写锁降级到读锁，这一特性非常灵活，但也需要注意正确释放旧锁并检查升级或降级操作的成功性。
戳记管理：使用 unlock()或 validate()方法必须传入正确的戳记，确保解锁操作的安全性。忘记或错误地使用戳记可能导致死锁或其他并发问题。

功能说明表

功能/特性	ReentrantLock	StampedLock
锁类型	可重入互斥锁	读写锁，支持乐观读、悲观读、写锁
锁模式	公平/非公平，可重入	乐观读、悲观读、写锁
尝试获取	支持，可设置超时	支持乐观读尝试，无超时设定
中断响应	支持	无直接支持，需手动检查中断状态
条件变量	支持	无直接支持，需自定义协调逻辑
性能优化	适用于多种场景，公平性控制	专为读多写少优化，提供乐观读锁
锁升级与降级	不支持	支持
适用场景	多种并发控制场景，需精确控制	读多写少，追求高并发读取性能的场景

结论

选择 ReentrantLock还是 StampedLock，应基于具体的应用场景。如果你的应用中读操作远多于写操作，并且希望利用乐观读锁来提高并发性能，那么 StampedLock是一个不错的选择。反之，如果你需要更复杂的锁行为，如公平性控制、条件变量或是需要响应中断的锁操作，则 ReentrantLock可能更加合适。理解每种锁的特点，并合理应用，是提升Java并发程序性能的关键。