跳到主要内容

读写锁与 StampedLock

读写锁允许多个读者并发访问，同时让写者独占状态。它只在读取占比高、读操作有一定成本并且写竞争可控时可能受益；StampedLock 进一步提供乐观读，但使用约束也更严格。

1. 读锁共享，写锁独占​

private final ReentrantReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
private final Lock read = rw.readLock();
private final Lock write = rw.writeLock();

Value find(Key key) {
    read.lock();
    try {
        return values.get(key);
    } finally {
        read.unlock();
    }
}

只要没有写锁，多个线程可以同时持有读锁；写锁会排斥其他读者和写者。读操作必须无副作用，否则多个读者仍会互相破坏状态。

临界区很短或写入频繁时，读写锁的状态管理和排队成本可能高于普通互斥锁。

2. 降级可控，升级容易陷入等待​

持有写锁时可以先获取读锁，再释放写锁，完成从写到读的降级。反过来，多个线程都持有读锁并等待升级为写锁时，彼此不会释放读锁，容易无法进展。

需要更新时通常先释放读锁，再获取写锁，并在写锁下重新检查条件。这个间隙里状态可能变化，所以不能沿用旧判断。

3. StampedLock 用 stamp 表示访问能力​

long stamp = lock.readLock();
try {
    return new Point(x, y);
} finally {
    lock.unlockRead(stamp);
}

每次获取返回一个 stamp，释放或模式转换时必须提供有效 stamp。StampedLock 不可重入，持锁代码调用可能再次获取同一锁的未知方法，会造成自我等待。

它也不直接提供 Condition，因此不适合需要条件队列的协议。

4. 乐观读必须验证并准备重读​

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 new Point(currentX, currentY);

乐观读期间没有真正持有读锁，读取可能与写入交错。只有 validate 成功，才能接受这组结果；失败后要在读锁内全部重读。

未验证前，代码只能做容忍暂时不一致的简单读取。不能沿着可能为 null 的引用调用任意方法，也不能产生不可撤销副作用。

5. 先比较不可变快照和并发容器​

配置读取可以用 volatile 发布不可变快照；键值查询可以用 ConcurrentHashMap；读极多写极少的小集合可以考虑 Copy-on-Write。它们往往比手动维护读写锁更容易组合。

使用读写锁前，应测量读写比例、临界区时间、写者等待和长尾，而不是只根据“读多写少”四个字决定。

6. 常见问题​

6.1 乐观读是不是无锁读取​

读取阶段不持有读锁，但仍要取得版本 stamp、验证，并在失败时退回读锁。它是一套完整协议，不是删掉锁调用。

6.2 StampedLock 为什么不能当作 ReentrantReadWriteLock 的直接替代​

它不可重入、没有 Condition，API 依赖 stamp，乐观读还要求容忍并验证不一致状态。迁移会改变调用约束，不只是性能实现。

7. 面试题​

7.1 StampedLock 的乐观读怎样保证结果可用​

出现公司：美团

考察重点

  • 乐观读期间可能与写入交错。
  • stamp 验证和失败重读。
  • 不可重入与副作用边界。

相关内容：第 3 节“StampedLock 用 stamp 表示访问能力”和第 4 节“乐观读必须验证并准备重读”。

参考回答

先取得乐观读 stamp，再读取构成结果的全部字段，最后调用 validate。验证成功表示期间没有使该 stamp 失效的写锁获取，可以接受这组读取；失败则取得普通读锁并把所有字段重新读取。

验证前不能根据可能不一致的值执行不可撤销副作用。StampedLock 还不可重入、没有 Condition，因此只适合能控制内部调用和数据不变量的组件。

参考资料
  1. Java API：ReentrantReadWriteLock
  2. Java API：StampedLock