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JDK8中新增的StampedLock有什么作用

发表于:2026-11-02 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2026年11月02日,本篇内容主要讲解"JDK8中新增的StampedLock有什么作用",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"JDK8中新增的StampedLock有什
千家信息网最后更新 2026年11月02日JDK8中新增的StampedLock有什么作用

本篇内容主要讲解"JDK8中新增的StampedLock有什么作用",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"JDK8中新增的StampedLock有什么作用"吧!

一、StampedLock类简介

StampedLock类,在JDK1.8时引入,是对读写锁ReentrantReadWriteLock的增强,该类提供了一些功能,优化了读锁、写锁的访问,同时使读写锁之间可以互相转换,更细粒度控制并发。

首先明确下,该类的设计初衷是作为一个内部工具类,用于辅助开发其它线程安全组件,用得好,该类可以提升系统性能,用不好,容易产生死锁和其它莫名其妙的问题。

1.1 StampedLock的引入

上一篇文章,讲解了读写锁--ReentrantReadWriteLock原理详解 ,那么为什么有了ReentrantReadWriteLock,还要引入StampedLock?

ReentrantReadWriteLock使得多个读线程同时持有读锁(只要写锁未被占用),而写锁是独占的。

但是,读写锁如果使用不当,很容易产生"饥饿"问题:

比如在读线程非常多,写线程很少的情况下,很容易导致写线程"饥饿",虽然使用"公平"策略可以一定程度上缓解这个问题,但是"公平"策略是以牺牲系统吞吐量为代价的。

1.2 StampedLock的特点

try系列获取锁的函数,当获取锁失败后会返回为0的stamp值。当调用释放锁和转换锁的方法时候需要传入获取锁时候返回的stamp值。

StampedLockd的内部实现是基于CLH锁的,CLH锁原理:锁维护着一个等待线程队列,所有申请锁且失败的线程都记录在队列。一个节点代表一个线程,

保存着一个标记位locked,用以判断当前线程是否已经释放锁。当一个线程试图获取锁时,从队列尾节点作为前序节点,循环判断所有的前序节点是否已经成功释放锁。

二、StampedLock使用示例

先来看一个Oracle官方的例子:

class Point {    private double x, y;    private final StampedLock sl = new StampedLock();    void move(double deltaX, double deltaY) {        long stamp = sl.writeLock();    //涉及对共享资源的修改,使用写锁-独占操作        try {            x += deltaX;            y += deltaY;        } finally {            sl.unlockWrite(stamp);        }    }    /**     * 使用乐观读锁访问共享资源     * 注意:乐观读锁在保证数据一致性上需要拷贝一份要操作的变量到方法栈,并且在操作数据时候可能其他写线程已经修改了数据,     * 而我们操作的是方法栈里面的数据,也就是一个快照,所以最多返回的不是最新的数据,但是一致性还是得到保障的。     *     * @return     */    double distanceFromOrigin() {        long stamp = sl.tryOptimisticRead();    // 使用乐观读锁        double currentX = x, currentY = y;      // 拷贝共享资源到本地方法栈中        if (!sl.validate(stamp)) {              // 如果有写锁被占用,可能造成数据不一致,所以要切换到普通读锁模式            stamp = sl.readLock();                         try {                currentX = x;                currentY = y;            } finally {                sl.unlockRead(stamp);            }        }        return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY);    }    void moveIfAtOrigin(double newX, double newY) { // upgrade        // Could instead start with optimistic, not read mode        long stamp = sl.readLock();        try {            while (x == 0.0 && y == 0.0) {                long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp);  //读锁转换为写锁                if (ws != 0L) {                    stamp = ws;                    x = newX;                    y = newY;                    break;                } else {                    sl.unlockRead(stamp);                    stamp = sl.writeLock();                }            }        } finally {            sl.unlock(stamp);        }    }}

可以看到,上述示例最特殊的其实是distanceFromOrigin方法,这个方法中使用了"Optimistic reading"乐观读锁,使得读写可以并发执行,但是"Optimistic reading"的使用必须遵循以下模式:

long stamp = lock.tryOptimisticRead();  // 非阻塞获取版本信息copyVaraibale2ThreadMemory();           // 拷贝变量到线程本地堆栈if(!lock.validate(stamp)){              // 校验    long stamp = lock.readLock();       // 获取读锁    try {        copyVaraibale2ThreadMemory();   // 拷贝变量到线程本地堆栈     } finally {       lock.unlock(stamp);              // 释放悲观锁    }}useThreadMemoryVarables();              // 使用线程本地堆栈里面的数据进行操作

三、StampedLock原理

3.1 StampedLock的内部常量

StampedLock虽然不像其它锁一样定义了内部类来实现AQS框架,但是StampedLock的基本实现思路还是利用CLH队列进行线程的管理,通过同步状态值来表示锁的状态和类型。

StampedLock内部定义了很多常量,定义这些常量的根本目的还是和ReentrantReadWriteLock一样,对同步状态值按位切分,以通过位运算对State进行操作:

对于StampedLock来说,写锁被占用的标志是第8位为1,读锁使用0-7位,正常情况下读锁数目为1-126,超过126时,使用一个名为readerOverflow的int整型保存超出数。

另外,StampedLock相比ReentrantReadWriteLock,对多核CPU进行了优化,可以看到,当CPU核数超过1时,会有一些自旋操作:

3.2 示例分析

假设现在有多个线程:ThreadA、ThreadB、ThreadC、ThreadD、ThreadE。操作如下:
ThreadA调用writeLock----获取写锁
ThreadB调用readLock----获取读锁
ThreadC调用readLock----获取读锁
ThreadD调用writeLock----获取写锁
ThreadE调用readLock----获取读锁

1. StampedLock对象的创建

StampedLock的构造器很简单,构造时设置下同步状态值:

/** * Creates a new lock, initially in unlocked state. */public StampedLock() {    state = ORIGIN;}

另外,StamedLock提供了三类视图:

// viewstransient ReadLockView readLockView;transient WriteLockView writeLockView;transient ReadWriteLockView readWriteLockView;

这些视图其实是对StamedLock方法的封装,便于习惯了ReentrantReadWriteLock的用户使用:
例如,ReadLockView其实相当于ReentrantReadWriteLock.readLock()返回的读锁;

final class ReadLockView implements Lock {    public void lock() { readLock(); }    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {        readLockInterruptibly();    }    public boolean tryLock() { return tryReadLock() != 0L; }    public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)        throws InterruptedException {        return tryReadLock(time, unit) != 0L;    }    public void unlock() { unstampedUnlockRead(); }    public Condition newCondition() {        throw new UnsupportedOperationException();    }}

2. ThreadA调用writeLock获取写锁

来看下writeLock方法:

public long writeLock() {    long s, next;  // bypass acquireWrite in fully unlocked case only    return ((((s = state) & ABITS) == 0L &&//(s=state)&ABITS==0L表示读锁和写锁都未被使用             U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, next = s + WBIT)) ?//CAS操作:将第8位置为1,表示写锁被占用            next : acquireWrite(false, 0L));//获取失败则调用acquireWrite,加入到等待队列}

说明:上述代码获取写锁,如果获取失败,则进入阻塞,注意该方法不响应中断,返回非0表示获取成功。

StampedLock中大量运用了位运算,这里(s = state) & ABITS == 0L 表示读锁和写锁都未被使用,这里写锁可以立即获取成功,然后CAS操作更新同步状态值State。

操作完成后,等待队列的结构如下:

注意:StampedLock中,等待队列的结点要比AQS中简单些,仅仅三种状态。
0:初始状态
-1:等待中
1:取消

另外,结点的定义中有个cowait字段,该字段指向一个栈,用于保存读线程,这个后续会讲到。

3. ThreadB调用readLock获取读锁

来看下readLock方法:
由于ThreadA此时持有写锁,所以ThreadB获取读锁失败,将调用acquireRead方法,加入等待队列:

public long readLock() {    long s = state, next;  // bypass acquireRead on common uncontended case    return ((whead == wtail && (s & ABITS) < RFULL &&//表示写锁未被占用,且读锁数量没用超限             U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, next = s + RUNIT)) ?            next : acquireRead(false, 0L));}

说明:上述代码获取读锁,如果写锁被占用,线程会阻塞,注意该方法不响应中断,返回非0表示获取成功。

acquireRead方法非常复杂,用到了大量自旋操作:

/** * 尝试自旋的获取读锁, 获取不到则加入等待队列, 并阻塞线程 * * @param interruptible true 表示检测中断, 如果线程被中断过, 则最终返回INTERRUPTED * @param deadline      如果非0, 则表示限时获取 * @return 非0表示获取成功, INTERRUPTED表示中途被中断过 */private long acquireRead(boolean interruptible, long deadline) {    WNode node = null, p;   // node指向入队结点, p指向入队前的队尾结点    /**     * 自旋入队操作     * 如果写锁未被占用, 则立即尝试获取读锁, 获取成功则返回.     * 如果写锁被占用, 则将当前读线程包装成结点, 并插入等待队列(如果队尾是写结点,直接链接到队尾;否则,链接到队尾读结点的栈中)     */    for (int spins = -1; ; ) {        WNode h;        if ((h = whead) == (p = wtail)) {   // 如果队列为空或只有头结点, 则会立即尝试获取读锁            for (long m, s, ns; ; ) {                if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?     // 判断写锁是否被占用                    U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + RUNIT) :  //写锁未占用,且读锁数量未超限, 则更新同步状态                    (m < WBIT && (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L))        //写锁未占用,但读锁数量超限, 超出部分放到readerOverflow字段中                    return ns;          // 获取成功后, 直接返回                else if (m >= WBIT) {   // 写锁被占用,以随机方式探测是否要退出自旋                    if (spins > 0) {                        if (LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0)                            --spins;                    } else {                        if (spins == 0) {                            WNode nh = whead, np = wtail;                            if ((nh == h && np == p) || (h = nh) != (p = np))                                break;                        }                        spins = SPINS;                    }                }            }        }        if (p == null) {                            // p == null表示队列为空, 则初始化队列(构造头结点)            WNode hd = new WNode(WMODE, null);            if (U.compareAndSwapObject(this, WHEAD, null, hd))                wtail = hd;        } else if (node == null) {                  // 将当前线程包装成读结点            node = new WNode(RMODE, p);        } else if (h == p || p.mode != RMODE) {     // 如果队列只有一个头结点, 或队尾结点不是读结点, 则直接将结点链接到队尾, 链接完成后退出自旋            if (node.prev != p)                node.prev = p;            else if (U.compareAndSwapObject(this, WTAIL, p, node)) {                p.next = node;                break;            }        }        // 队列不为空, 且队尾是读结点, 则将添加当前结点链接到队尾结点的cowait链中(实际上构成一个栈, p是栈顶指针 )        else if (!U.compareAndSwapObject(p, WCOWAIT, node.cowait = p.cowait, node)) {    // CAS操作队尾结点p的cowait字段,实际上就是头插法插入结点            node.cowait = null;        } else {            for (; ; ) {                WNode pp, c;                Thread w;                // 尝试唤醒头结点的cowait中的第一个元素, 假如是读锁会通过循环释放cowait链                if ((h = whead) != null && (c = h.cowait) != null &&                    U.compareAndSwapObject(h, WCOWAIT, c, c.cowait) &&                    (w = c.thread) != null) // help release                    U.unpark(w);                if (h == (pp = p.prev) || h == p || pp == null) {                    long m, s, ns;                    do {                        if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?                            U.compareAndSwapLong(this, STATE, s,                                ns = s + RUNIT) :                            (m < WBIT &&                                (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L))                            return ns;                    } while (m < WBIT);                }                if (whead == h && p.prev == pp) {                    long time;                    if (pp == null || h == p || p.status > 0) {                        node = null; // throw away                        break;                    }                    if (deadline == 0L)                        time = 0L;                    else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)                        return cancelWaiter(node, p, false);                    Thread wt = Thread.currentThread();                    U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);                    node.thread = wt;                    if ((h != pp || (state & ABITS) == WBIT) && whead == h && p.prev == pp) {                        // 写锁被占用, 且当前结点不是队首结点, 则阻塞当前线程                        U.park(false, time);                    }                    node.thread = null;                    U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);                    if (interruptible && Thread.interrupted())                        return cancelWaiter(node, p, true);                }            }        }    }    for (int spins = -1; ; ) {        WNode h, np, pp;        int ps;        if ((h = whead) == p) {     // 如果当前线程是队首结点, 则尝试获取读锁            if (spins < 0)                spins = HEAD_SPINS;            else if (spins < MAX_HEAD_SPINS)                spins <<= 1;            for (int k = spins; ; ) { // spin at head                long m, s, ns;                if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?     // 判断写锁是否被占用                    U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + RUNIT) :  //写锁未占用,且读锁数量未超限, 则更新同步状态                    (m < WBIT && (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L)) {      //写锁未占用,但读锁数量超限, 超出部分放到readerOverflow字段中                    // 获取读锁成功, 释放cowait链中的所有读结点                    WNode c;                    Thread w;                    // 释放头结点, 当前队首结点成为新的头结点                    whead = node;                    node.prev = null;                    // 从栈顶开始(node.cowait指向的结点), 依次唤醒所有读结点, 最终node.cowait==null, node成为新的头结点                    while ((c = node.cowait) != null) {                        if (U.compareAndSwapObject(node, WCOWAIT, c, c.cowait) && (w = c.thread) != null)                            U.unpark(w);                    }                    return ns;                } else if (m >= WBIT &&                    LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0 && --k <= 0)                    break;            }        } else if (h != null) {     // 如果头结点存在cowait链, 则唤醒链中所有读线程            WNode c;            Thread w;            while ((c = h.cowait) != null) {                if (U.compareAndSwapObject(h, WCOWAIT, c, c.cowait) &&                    (w = c.thread) != null)                    U.unpark(w);            }        }        if (whead == h) {            if ((np = node.prev) != p) {                if (np != null)                    (p = np).next = node;   // stale            } else if ((ps = p.status) == 0)        // 将前驱结点的等待状态置为WAITING, 表示之后将唤醒当前结点                U.compareAndSwapInt(p, WSTATUS, 0, WAITING);            else if (ps == CANCELLED) {                if ((pp = p.prev) != null) {                    node.prev = pp;                    pp.next = node;                }            } else {        // 阻塞当前读线程                long time;                if (deadline == 0L)                    time = 0L;                else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)   //限时等待超时, 取消等待                    return cancelWaiter(node, node, false);                Thread wt = Thread.currentThread();                U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);                node.thread = wt;                if (p.status < 0 && (p != h || (state & ABITS) == WBIT) && whead == h && node.prev == p) {                    // 如果前驱的等待状态为WAITING, 且写锁被占用, 则阻塞当前调用线程                    U.park(false, time);                }                node.thread = null;                U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);                if (interruptible && Thread.interrupted())                    return cancelWaiter(node, node, true);            }        }    }}

我们来分析下这个方法。
该方法会首先自旋的尝试获取读锁,获取成功后,就直接返回;否则,会将当前线程包装成一个读结点,插入到等待队列。
由于,目前等待队列还是空,所以ThreadB会初始化队列,然后将自身包装成一个读结点,插入队尾,然后在下面这个地方跳出自旋:

if (p == null) { // initialize queue,表示等待队列为空,且当前线程未获得读锁,则初始化队列(构造头结点)    WNode hd = new WNode(WMODE, null);    if (U.compareAndSwapObject(this, WHEAD, null, hd))        wtail = hd;}else if (node == null)//将当前线程保证成共享节点    node = new WNode(RMODE, p);else if (h == p || p.mode != RMODE) {//如果等待队列只有一个头结点或当前入队的是写线程,则直接将节点链接到队尾,链接完成后退出自旋    if (node.prev != p)        node.prev = p;    else if (U.compareAndSwapObject(this, WTAIL, p, node)) {        p.next = node;        break;//这里退出循环    }}

此时,等待队列的结构如下:

跳出自旋后,ThreadB会继续向下执行,进入下一个自旋,在下一个自旋中,依然会再次尝试获取读锁,如果这次再获取不到,就会将前驱的等待状态置为WAITING, 表示我(当前线程)要去睡了(阻塞),到时记得叫醒我:

if (whead == h) {    if ((np = node.prev) != p) {        if (np != null)            (p = np).next = node;   // stale    }    else if ((ps = p.status) == 0)//将前驱结点的等待状态置为WAITING,表示之后将唤醒当前结点        U.compareAndSwapInt(p, WSTATUS, 0, WAITING);    else if (ps == CANCELLED) {        if ((pp = p.prev) != null) {            node.prev = pp;            pp.next = node;        }    }

最终, ThreadB进入阻塞状态:

else {//阻塞当前线程        long time;        if (deadline == 0L)            time = 0L;        else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)//限时等待超时,取消等待            return cancelWaiter(node, node, false);        Thread wt = Thread.currentThread();        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);        node.thread = wt;        if (p.status < 0 &&            (p != h || (state & ABITS) == WBIT) &&            whead == h && node.prev == p)            U.park(false, time);//如果前驱的等待状态为WAITINF,其写锁被占用,则阻塞当前调用线程        node.thread = null;        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);        if (interruptible && Thread.interrupted())            return cancelWaiter(node, node, true);    }}

最终,等待队列的结构如下:

4. ThreadC调用readLock获取读锁

这个过程和ThreadB获取读锁一样,区别在于ThreadC被包装成结点加入等待队列后,是链接到ThreadB结点的栈指针中的。调用完下面这段代码后,ThreadC会链接到以Thread B为栈顶指针的栈中:

else if (!U.compareAndSwapObject(p, WCOWAIT,                                 node.cowait = p.cowait, node))//CAS操作队尾结点,p的cowait字段,实际上就是头插法插入节点    node.cowait = null;

说明:上述代码队列不为空,且队尾是读结点,则将添加当前结点链接到队尾结点的cowait链中(实际上构成一个栈,p是栈顶指针)

注意:读结点的cowait字段其实构成了一个栈,入栈的过程其实是个"头插法"插入单链表的过程。比如,再来个ThreadX读结点,则cowait链表结构为:ThreadB - > ThreadX -> ThreadC。最终唤醒读结点时,将从栈顶开始。

然后会在下一次自旋中,阻塞当前读线程:

if (whead == h && p.prev == pp) {    long time;    if (pp == null || h == p || p.status > 0) {        node = null; // throw away        break;    }    if (deadline == 0L)        time = 0L;    else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)        return cancelWaiter(node, p, false);    Thread wt = Thread.currentThread();    U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);    node.thread = wt;    if ((h != pp || (state & ABITS) == WBIT) &&        whead == h && p.prev == pp)        U.park(false, time);//写锁被占用,且当前节点不是队首节点,则阻塞当前线程    node.thread = null;    U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);    if (interruptible && Thread.interrupted())        return cancelWaiter(node, p, true);}

最终,等待队列的结构如下:

可以看到,此时ThreadC结点并没有把它的前驱的等待状态置为-1,因为ThreadC是链接到栈中的,当写锁释放的时候,会从栈底元素开始,唤醒栈中所有读结点。

5. ThreadD调用writeLock获取写锁

ThreadD调用writeLock方法获取写锁失败后(ThreadA依然占用着写锁),会调用acquireWrite方法,该方法整体逻辑和acquireRead差不多,首先自旋的尝试获取写锁,获取成功后,就直接返回;否则,会将当前线程包装成一个写结点,插入到等待队列。

public long writeLock() {    long s, next;  // bypass acquireWrite in fully unlocked case only    return ((((s = state) & ABITS) == 0L &&//表示读锁和写锁都未被使用             U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, next = s + WBIT)) ?//CAS操作:将第8位置位1,表示写锁被占用            next : acquireWrite(false, 0L));//获取失败则调用acquireWrite,加入等待队列}

说明:上述代码获取写锁,如果失败,则进入阻塞,注意该方法不响应中断,返回非0,表示获取成功

acquireWrite源码:

/** * 尝试自旋的获取写锁, 获取不到则阻塞线程 * * @param interruptible true 表示检测中断, 如果线程被中断过, 则最终返回INTERRUPTED * @param deadline      如果非0, 则表示限时获取 * @return 非0表示获取成功, INTERRUPTED表示中途被中断过 */private long acquireWrite(boolean interruptible, long deadline) {    WNode node = null, p;    /**     * 自旋入队操作     * 如果没有任何锁被占用, 则立即尝试获取写锁, 获取成功则返回.     * 如果存在锁被使用, 则将当前线程包装成独占结点, 并插入等待队列尾部     */    for (int spins = -1; ; ) {        long m, s, ns;        if ((m = (s = state) & ABITS) == 0L) {      // 没有任何锁被占用            if (U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + WBIT))    // 尝试立即获取写锁                return ns;                                                 // 获取成功直接返回        } else if (spins < 0)            spins = (m == WBIT && wtail == whead) ? SPINS : 0;        else if (spins > 0) {            if (LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0)                --spins;        } else if ((p = wtail) == null) {       // 队列为空, 则初始化队列, 构造队列的头结点            WNode hd = new WNode(WMODE, null);            if (U.compareAndSwapObject(this, WHEAD, null, hd))                wtail = hd;        } else if (node == null)               // 将当前线程包装成写结点            node = new WNode(WMODE, p);        else if (node.prev != p)            node.prev = p;        else if (U.compareAndSwapObject(this, WTAIL, p, node)) {    // 链接结点至队尾            p.next = node;            break;        }    }    for (int spins = -1; ; ) {        WNode h, np, pp;        int ps;        if ((h = whead) == p) {     // 如果当前结点是队首结点, 则立即尝试获取写锁            if (spins < 0)                spins = HEAD_SPINS;            else if (spins < MAX_HEAD_SPINS)                spins <<= 1;            for (int k = spins; ; ) { // spin at head                long s, ns;                if (((s = state) & ABITS) == 0L) {      // 写锁未被占用                    if (U.compareAndSwapLong(this, STATE, s,                        ns = s + WBIT)) {               // CAS修改State: 占用写锁                        // 将队首结点从队列移除                        whead = node;                        node.prev = null;                        return ns;                    }                } else if (LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0 &&                    --k <= 0)                    break;            }        } else if (h != null) {  // 唤醒头结点的栈中的所有读线程            WNode c;            Thread w;            while ((c = h.cowait) != null) {                if (U.compareAndSwapObject(h, WCOWAIT, c, c.cowait) && (w = c.thread) != null)                    U.unpark(w);            }        }        if (whead == h) {            if ((np = node.prev) != p) {                if (np != null)                    (p = np).next = node;   // stale            } else if ((ps = p.status) == 0)        // 将当前结点的前驱置为WAITING, 表示当前结点会进入阻塞, 前驱将来需要唤醒我                U.compareAndSwapInt(p, WSTATUS, 0, WAITING);            else if (ps == CANCELLED) {                if ((pp = p.prev) != null) {                    node.prev = pp;                    pp.next = node;                }            } else {        // 阻塞当前调用线程                long time;  // 0 argument to park means no timeout                if (deadline == 0L)                    time = 0L;                else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)                    return cancelWaiter(node, node, false);                Thread wt = Thread.currentThread();                U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);                node.thread = wt;                if (p.status < 0 && (p != h || (state & ABITS) != 0L) && whead == h && node.prev == p)                    U.park(false, time);    // emulate LockSupport.park                node.thread = null;                U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);                if (interruptible && Thread.interrupted())                    return cancelWaiter(node, node, true);            }        }    }}

acquireWrite中的下面这个自旋操作,用于将线程包装成写结点,插入队尾:

for (int spins = -1;;) { // spin while enqueuing    long m, s, ns;    if ((m = (s = state) & ABITS) == 0L) {//没用任何锁被占用        if (U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + WBIT))//尝试立即获取写锁            return ns;//获取成功直接返回    }    else if (spins < 0)        spins = (m == WBIT && wtail == whead) ? SPINS : 0;    else if (spins > 0) {        if (LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0)            --spins;    }    else if ((p = wtail) == null) { // initialize queue,队列为空,则初始化队列,构造队列的头结点        WNode hd = new WNode(WMODE, null);        if (U.compareAndSwapObject(this, WHEAD, null, hd))            wtail = hd;    }    else if (node == null)        node = new WNode(WMODE, p);//将当前线程包装成写节点    else if (node.prev != p)        node.prev = p;    else if (U.compareAndSwapObject(this, WTAIL, p, node)) {//链接节点至队尾        p.next = node;        break;    }}

说明:上述代码自旋入队操作,如果没用任何锁被占用,则立即尝试获取写锁,获取成功则返回,如果存在锁被使用,则将当前线程包装成独占节点,并插入等待队列尾部

插入完成后,队列结构如下:

然后,进入下一个自旋,并在下一个自旋中阻塞ThreadD,最终队列结构如下:

6. ThreadE调用readLock获取读锁

同样,由于写锁被ThreadA占用着,所以最终会调用acquireRead方法,在该方法的第一个自旋中,会将ThreadE加入等待队列:

注意,由于队尾结点是写结点,所以当前读结点会直接链接到队尾;如果队尾是读结点,则会链接到队尾读结点的cowait链中。

然后进入第二个自旋,阻塞ThreadE,最终队列结构如下:

7. ThreadA调用unlockWrite释放写锁

通过CAS操作,修改State成功后,会调用release方法唤醒等待队列的队首结点:

//释放写锁public void unlockWrite(long stamp) {    WNode h;    if (state != stamp || (stamp & WBIT) == 0L)//stamp不匹配,或者写锁未被占用,抛出异常        throw new IllegalMonitorStateException();    state = (stamp += WBIT) == 0L ? ORIGIN : stamp;//正常情况下,stamp+=WBIT后,第8位位0,表示写锁被释放;但是溢出,则置为ORIGIN    if ((h = whead) != null && h.status != 0)        release(h);//唤醒等待队列中的队首节点}

release方法非常简单,先将头结点的等待状态置为0,表示即将唤醒后继结点,然后立即唤醒队首结点:

//唤醒等待队列的队首节点(即头结点whead的后继节点)private void release(WNode h) {    if (h != null) {        WNode q; Thread w;        U.compareAndSwapInt(h, WSTATUS, WAITING, 0);//将头结点的等待状态从-1置为0,表示将要唤醒后继节点        if ((q = h.next) == null || q.status == CANCELLED) {//从队尾开始查找距离头结点最近的WAITING节点            for (WNode t = wtail; t != null && t != h; t = t.prev)                if (t.status <= 0)                    q = t;        }        if (q != null && (w = q.thread) != null)            U.unpark(w);//唤醒队首节点    }}

此时,等待队列的结构如下:

8. ThreadB被唤醒后继续向下执行

ThreadB被唤醒后,会从原阻塞处继续向下执行,然后开始下一次自旋:

if (whead == h) {    if ((np = node.prev) != p) {        if (np != null)            (p = np).next = node;   // stale    }    else if ((ps = p.status) == 0)前驱结点的等待状态设置为WAITING,表示之后唤醒当前结点        U.compareAndSwapInt(p, WSTATUS, 0, WAITING);//将    else if (ps == CANCELLED) {        if ((pp = p.prev) != null) {            node.prev = pp;            pp.next = node;        }    }    else {//阻塞当前读线程        long time; // 0 argument to park means no timeout        if (deadline == 0L)            time = 0L;        else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)//限时等待超时,取消等待            return cancelWaiter(node, node, false);        Thread wt = Thread.currentThread();        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);        node.thread = wt;        if (p.status < 0 && (p != h || (state & ABITS) != 0L) &&            whead == h && node.prev == p)            U.park(false, time);  // emulate LockSupport.park,如果前驱的等待状态为WAITING,且写锁被占用,则阻塞当前调用线程,注意,ThreadB从此处被唤醒,并继续向下执行        node.thread = null;        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);        if (interruptible && Thread.interrupted())            return cancelWaiter(node, node, true);    }}

第二次自旋时,ThreadB发现写锁未被占用,则成功获取到读锁,然后从栈顶(ThreadB的cowait指针指向的结点)开始唤醒栈中所有线程,
最后返回:

for (int k = spins;;) { // spin at head    long m, s, ns;    if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?//判断写锁是否被占用        U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + RUNIT) ://写锁未被占用,且读锁数量未超限制,则更新同步状态        (m < WBIT && (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L)) {//写锁未被占用,但读锁数量限制,超出部分放到readerOverflow字段中        WNode c; Thread w;//获取读锁成功,释放cowrite链中的所有读结点        whead = node;        node.prev = null;//释放头节点,当前队首节点成为新的头结点        //从栈顶开始(node.cowait指向的节点),依次唤醒所有读结点,最终node.cowait==null,node成为新的头结点        while ((c = node.cowait) != null) {            if (U.compareAndSwapObject(node, WCOWAIT,                                       c, c.cowait) &&                (w = c.thread) != null)                U.unpark(w);        }        return ns;    }    else if (m >= WBIT &&             LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0 && --k <= 0)        break;}

最终,等待队列的结构如下:

9. ThreadC被唤醒后继续向下执行

ThreadC被唤醒后,继续执行,并进入下一次自旋,下一次自旋时,会成功获取到读锁。

for (;;) {    WNode pp, c; Thread w;    //尝试唤醒头节点whead的cowait中的第一个元素,假如是读锁会通过循环释放cowait链    if ((h = whead) != null && (c = h.cowait) != null &&        U.compareAndSwapObject(h, WCOWAIT, c, c.cowait) &&        (w = c.thread) != null) // help release        U.unpark(w);    if (h == (pp = p.prev) || h == p || pp == null) {        long m, s, ns;        do {            if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?                U.compareAndSwapLong(this, STATE, s,                                     ns = s + RUNIT) :                (m < WBIT &&                 (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L))                return ns;        } while (m < WBIT);    }    if (whead == h && p.prev == pp) {        long time;        if (pp == null || h == p || p.status > 0) {            node = null; // throw away            break;        }        if (deadline == 0L)            time = 0L;        else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)            return cancelWaiter(node, p, false);        Thread wt = Thread.currentThread();        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);        node.thread = wt;        if ((h != pp || (state & ABITS) == WBIT) &&            whead == h && p.prev == pp)            U.park(false, time);//写锁被释放,且当前节点不是队首节点,则阻塞当前线程        node.thread = null;        U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);        if (interruptible && Thread.interrupted())            return cancelWaiter(node, p, true);    }}

注意,此时ThreadB和ThreadC已经拿到了读锁,ThreadD(写线程)和ThreadE(读线程)依然阻塞中,原来ThreadC对应的结点是个孤立结点,会被GC回收。

最终,等待队列的结构如下:

10. ThreadB和ThreadC释放读锁

ThreadB和ThreadC调用unlockRead方法释放读锁,CAS操作State将读锁数量减1:

//释放读锁public void unlockRead(long stamp) {    long s, m; WNode h;    for (;;) {        if (((s = state) & SBITS) != (stamp & SBITS) ||//stamp不匹配,或没用任何锁被占用,都会抛出异常            (stamp & ABITS) == 0L || (m = s & ABITS) == 0L || m == WBIT)            throw new IllegalMonitorStateException();        if (m < RFULL) {//读锁数量未超限            if (U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, s - RUNIT)) {//读锁数量-1                if (m == RUNIT && (h = whead) != null && h.status != 0)//如果当前读锁数量为1,唤醒等待队列中的队首节点                    release(h);                break;            }        }        else if (tryDecReaderOverflow(s) != 0L)//读锁数量超限,则溢出字段要-1            break;    }}

注意,当读锁的数量变为0时才会调用release方法,唤醒队首结点:

//唤醒等待队列中的队首节点(即头结点whead的后继节点)private void release(WNode h) {    if (h != null) {        WNode q; Thread w;        U.compareAndSwapInt(h, WSTATUS, WAITING, 0);//将头结点的等待状态从-1置为0,表示将要唤醒后继节点        if ((q = h.next) == null || q.status == CANCELLED) {//从队尾开始查找距离头结点最近的WAITING节点            for (WNode t = wtail; t != null && t != h; t = t.prev)                if (t.status <= 0)                    q = t;        }        if (q != null && (w = q.thread) != null)            U.unpark(w);//唤醒队首节点    }}

队首结点(ThreadD写结点被唤醒),最终等待队列的结构如下:

11. ThreadD被唤醒后继续向下执行

ThreadD会从原阻塞处继续向下执行,并在下一次自旋中获取到写锁,然后返回:

for (int spins = -1;;) {    WNode h, np, pp; int ps;    if ((h = whead) == p) {        if (spins < 0)            spins = HEAD_SPINS;        else if (spins < MAX_HEAD_SPINS)            spins <<= 1;        for (int k = spins;;) { // spin at head            long m, s, ns;            if ((m = (s = state) & ABITS) < RFULL ?                U.compareAndSwapLong(this, STATE, s, ns = s + RUNIT) :                (m < WBIT && (ns = tryIncReaderOverflow(s)) != 0L)) {                WNode c; Thread w;                whead = node;                node.prev = null;                while ((c = node.cowait) != null) {                    if (U.compareAndSwapObject(node, WCOWAIT,                                               c, c.cowait) &&                        (w = c.thread) != null)                        U.unpark(w);                }                return ns;            }            else if (m >= WBIT &&                     LockSupport.nextSecondarySeed() >= 0 && --k <= 0)                break;        }    }    else if (h != null) {        WNode c; Thread w;        while ((c = h.cowait) != null) {            if (U.compareAndSwapObject(h, WCOWAIT, c, c.cowait) &&                (w = c.thread) != null)                U.unpark(w);        }    }    if (whead == h) {        if ((np = node.prev) != p) {            if (np != null)                (p = np).next = node;   // stale        }        else if ((ps = p.status) == 0)            U.compareAndSwapInt(p, WSTATUS, 0, WAITING);        else if (ps == CANCELLED) {            if ((pp = p.prev) != null) {                node.prev = pp;                pp.next = node;            }        }        else {            long time;            if (deadline == 0L)                time = 0L;            else if ((time = deadline - System.nanoTime()) <= 0L)                return cancelWaiter(node, node, false);            Thread wt = Thread.currentThread();            U.putObject(wt, PARKBLOCKER, this);            node.thread = wt;            if (p.status < 0 &&                (p != h || (state & ABITS) == WBIT) &&                whead == h && node.prev == p)                U.park(false, time);            node.thread = null;            U.putObject(wt, PARKBLOCKER, null);            if (interruptible && Thread.interrupted())                return cancelWaiter(node, node, true);        }    }

最终,等待队列的结构如下:

12. ThreadD调用unlockWrite释放写锁

ThreadD释放写锁的过程和步骤7完全相同,会调用unlockWrite唤醒队首结点(ThreadE)。

ThreadE被唤醒后会从原阻塞处继续向下执行,但由于ThreadE是个读结点,所以同时会唤醒cowait栈中的所有读结点,过程和步骤8完全一样。最终,等待队列的结构如下:

至此,全部执行完成。

四、StampedLock总结

StampedLock的等待队列与RRW的CLH队列相比,有以下特点:

  1. 当入队一个线程时,如果队尾是读结点,不会直接链接到队尾,而是链接到该读结点的cowait链中,cowait链本质是一个栈;

  2. 当入队一个线程时,如果队尾是写结点,则直接链接到队尾;

  3. QS类似唤醒线程的规则和A,都是首先唤醒队首结点。区别是StampedLock中,当唤醒的结点是读结点时,会唤醒该读结点的cowait链中的所有读结点(顺序和入栈顺序相反,也就是后进先出)。

另外,StampedLock使用时要特别小心,避免锁重入的操作,在使用乐观读锁时也需要遵循相应的调用模板,防止出现数据不一致的问题。

到此,相信大家对"JDK8中新增的StampedLock有什么作用"有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

结点 线程 队列 节点 方法 阻塞 状态 链接 成功 尝试 结构 前驱 数量 包装 数据 代码 字段 同步 乐观 实际 数据库的安全要保护哪些东西 数据库安全各自的含义是什么 生产安全数据库录入 数据库的安全性及管理 数据库安全策略包含哪些 海淀数据库安全审计系统 建立农村房屋安全信息数据库 易用的数据库客户端支持安全管理 连接数据库失败ssl安全错误 数据库的锁怎样保障安全 广州大一互联网络科技有限公司 互联网科技战争 网络科技有限互联网 深圳期待互联网科技 四川狮子座互联网科技 互联网金融监管科技 华脉科技工业互联网产品 互联网公司会议桌创意科技软装饰 老年人脱离互联网科技的作文 互联网教育科技公司vipkid 佳云科技和互联网广告 岳阳华臻互联网科技有限公司 哈尔滨屹滨互联网科技有限公司 高科技互联网发展前景如何 朱啸虎曾投资哪些互联网科技企业 保险科技服务互联网营销体系 互联网科技企业商标注意事项 唯美互联网科技 互联网科技和医药行业 互联网高科技绘画 互联网 科技创新 互联网科技作文 上游互联网科技 国外互联网科技网站 汉立互联网科技有限公司联系电话 哈尔滨新华互联网科技学院 广州恒生互联网科技有限 米聚互联网科技南京有限公司排面 福州德业互联网科技 版纳互联网科技选哪家
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