13.1 关于锁的面试题
● 你知道Java里面有那些锁
● 你说说你用过的锁,锁饥饿问题是什么?
● 有没有比读写锁更快的锁
● StampedLock知道吗?(邮戳锁/票据锁)
● ReentrantReadWriteLock有锁降级机制,你知道吗?
13.2 简单聊聊ReentrantReadWriteLock
13.2.1 是什么?
● 读写锁说明
○ 一个资源能够被多个读线程访问,或者被一个写线程访问,但是不能同时存在读写线程
● 再说说演变
○ 无锁无序->加锁->读写锁->邮戳锁
● 读写锁意义和特点
○ 它只允许读读共存,而读写和写写依然是互斥的,大多实际场景是”读/读“线程间不存在互斥关系,只有”读/写“线程或者”写/写“线程间的操作是需要互斥的,因此引入了 ReentrantReadWriteLock
○ 一个ReentrantReadWriteLock同时只能存在一个写锁但是可以存在多个读锁,但是不能同时存在写锁和读锁,也即资源可以被多个读操作访问,或一个写操作访问,但两者不能同时进行。
○ 只有在读多写少情景之下,读写锁才具有较高的性能体现。
13.2.2 特点
● 可重入
● 读写兼顾
● 结论:一体两面,读写互斥,读读共享,读没有完成的时候其他线程写锁无法获得
● 锁降级:
○ 将写锁降级为读锁------>遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序,写锁能够降级为读锁
○ 如果一个线程持有了写锁,在没有释放写锁的情况下,它还可以继续获得读锁。这就是写锁的降级,降级成为了读锁。
○ 如果释放了写锁,那么就完全转换为读锁
○ 如果有线程在读,那么写线程是无法获取写锁的,是悲观锁的策略
13.3 面试题:有没有比读写锁更快的锁?
13.4 邮戳锁StampedLock
13.4.1 是什么?
StampedLock是JDK1.8中新增的一个读写锁,也是对JDK1.5中的读写锁ReentrantReadWriteLock的优化
stamp 代表了锁的状态。当stamp返回零时,表示线程获取锁失败,并且当释放锁或者转换锁的时候,都要传入最初获取的stamp值。
13.4.2 它是由饥饿问题引出
● 锁饥饿问题:
○ ReentrantReadWriteLock实现了读写分离,但是一旦读操作比较多的时候,想要获取写锁就变得比较困难了,因此当前有可能会一直存在读锁,而无法获得写锁。
● 如何解决锁饥饿问题:
○ 使用”公平“策略可以一定程度上缓解这个问题
○ 使用”公平“策略是以牺牲系统吞吐量为代价的
○ StampedLock类的乐观读锁方式—>采取乐观获取锁,其他线程尝试获取写锁时不会被阻塞,在获取乐观读锁后,还需要对结果进行校验
13.4.3 StampedLock的特点
● 所有获取锁的方法,都返回一个邮戳,stamp为零表示失败,其余都表示成功
● 所有释放锁的方法,都需要一个邮戳,这个stamp必须是和成功获取锁时得到的stamp一致
● StampedLock是不可重入的,危险(如果一个线程已经持有了写锁,在去获取写锁的话会造成死锁)
● StampedLock有三种访问模式:
○ Reading(读模式悲观):功能和ReentrantReadWriteLock的读锁类似
○ Writing(写模式):功能和ReentrantReadWriteLock的写锁类似
○ Optimistic reading(乐观读模式):无锁机制,类似与数据库中的乐观锁,支持读写并发,很乐观认为读时没人修改,假如被修改在实现升级为悲观读模式
● 一句话:读的过程中也允许写锁介入
13.4.5 乐观读模式Code演示
● 传统的读写锁模式----读的时候写锁不能获取
public class StampedLockDemo {static int number = 37;static StampedLock stampedLock = new StampedLock();public void write() {long stamp = stampedLock.writeLock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "写线程准备修改");try {number = number + 13;} finally {stampedLock.unlockWrite(stamp);}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "写线程结束修改");}public void read() {long stamp = stampedLock.readLock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + " come in readLock codeBlock");for (int i = 0; i < 4; i++) {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + " 正在读取中");}try {int result = number;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "获得成员变量值result: " + result);System.out.println("写线程没有修改成功,读锁时候写锁无法介入,传统的读写互斥");} finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}public static void main(String[] args) {StampedLockDemo resource = new StampedLockDemo();new Thread(() -> {resource.read();}, "readThread").start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+" come in");resource.write();}, "writeThread").start();}
}
/*** readThread come in readLock codeBlock* readThread 正在读取中* writeThread come in* readThread 正在读取中* readThread 正在读取中* readThread 正在读取中* readThread 获得成员变量值result: 37* 写线程没有修改成功,读锁时候写锁无法介入,传统的读写互斥* writeThread 写线程准备修改* writeThread 写线程结束修改*/
乐观读模式----读的过程中也允许写锁介入
public class StampedLockDemo {static int number = 37;static StampedLock stampedLock = new StampedLock();public void write() {long stamp = stampedLock.writeLock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "写线程准备修改");try {number = number + 13;} finally {stampedLock.unlockWrite(stamp);}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "写线程结束修改");}public void read() {long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead();int result = number;System.out.println("4秒前 stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改)" + "\t" + stampedLock.validate(stamp));for (int i = 0; i < 4; i++) {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + " 正在读取...." + i + "秒后" + "stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改)" + "\t" + stampedLock.validate(stamp));}if (!stampedLock.validate(stamp)) {System.out.println("有人修改----------有写操作");stamp = stampedLock.readLock();try {System.out.println("从乐观读升级为悲观读");result = number;System.out.println("重新悲观读后result:" + result);} finally {stampedLock.unlockRead(stamp);}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "finally value: " + result);}public static void main(String[] args) {StampedLockDemo resource = new StampedLockDemo();new Thread(() -> {resource.read();}, "readThread").start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + " come in");resource.write();}, "writeThread").start();}
}
/*** 4秒前 stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改) true* readThread 正在读取....0秒后stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改) true* readThread 正在读取....1秒后stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改) true* writeThread come in* writeThread 写线程准备修改* writeThread 写线程结束修改* readThread 正在读取....2秒后stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改) false* readThread 正在读取....3秒后stampedLock.validate方法值(true 无修改 false有修改) false* 有人修改----------有写操作* 从乐观读升级为悲观读* 重新悲观读后result:50* readThread finally value: 50*/
13.4.6 StampedLock的缺点
● StampedLock不支持重入,没有Re开头
● StampedLock的悲观读锁和写锁都不支持条件变量,这个也需要主要
● 使用StampedLock一定不要调用中断操作,即不要调用interrupt()方法