面试必问!有没有比读写锁更快的锁?
面试三连
面试官:了解锁吗?
小明:了解,还经常用过。
面试官:说说synchronized和lock的区别吧
小明:synchronized是可重入锁,由于lock是一个接口,重入性取决于实现,synchronized不支持中断,而lock可以。。。。。。。。。。。。。。。。
面试官:好了,那有没有比这两种锁更快的锁呢?
小明:在读多写少的情况下,读写锁比他们的效率更高。
面试官:那有没有比读写锁更快的锁呢?
小明:。。。。。。。。。。
我靠,问的这么深的吗?小明当时就蒙蔽了,因为它项目中使用比较多的就是synchronized,读写锁都很少用到,因为很少牵扯到多线程问题,这个面试让他知道了多线程的重要性。
什么是读写锁
读写锁:允许多个线程同时读,但是只允许一个线程写,在线程获取到写锁的时候,其他写操作和读操作都会处于阻塞状态,读锁和写锁也是互斥的,所以在读的时候是不允许写的,那如何实现一个读写锁呢?
读写锁比传统的synchronized速度要快很多,原因就是在于读写锁支持读并发,而synchronized要求所有操作都是串行化,举个例子,我需要查询某个用户的基本信息,这些信息很少发生变化,所以我们会将这部分信息存放到缓存中,我们的查询操作为:
按照上面流程图,如果使用synchronized的时候,查询缓存都会阻塞,但是使用读写锁,查询缓存时并发的,查询数据库是阻塞的,所以,读写锁在读多写少的情况下,性能明显要优于synchronized。
人类的文明在进步,java也在进步,对知识的渴望也在不断的增加,所以我们就不断的在想这么一个问题,读写锁的读和写是互斥,那我们能不能做到读和写支持并发呢?
StampedLock横空出世
StampedLock其实是对读写锁的一种改进,它支持在读同时进行一个写操作,也就是说,它的性能将会比读写锁更快。
更通俗的讲就是在读锁没有释放的时候是可以获取到一个写锁,获取到写锁之后,读锁阻塞,这一点和读写锁一致,唯一的区别在于读写锁不支持在没有释放读锁的时候获取写锁。
StampedLock三种模式
悲观读:与读写锁的读写类似,允许多个线程获取悲观读锁
写锁:与读写锁的写锁类似,写锁和悲观读是互斥的。
乐观读:无锁机制,类似于数据库中的乐观锁,它支持在不是放写锁的时候是可以获取到一个写锁的,这点和读写锁不同。
基本语法
我们先来看看悲观读于与写锁的基本语法
我们看到,StampedLock语法和读写锁ReentrantReadWriteLock有了一点点区别,
获取锁的返回值:
StampedLock:long
ReentrantReadWriteLock:Lock
释放锁的方式:
StampedLock:unlock(stamp),需要传入获取锁返回的那个long值。
ReentrantReadWriteLock:unlock(),直接调用unlock方法即可。
这是悲观读+写锁的使用方式,达到的效果与读写锁(ReentrantReadWriteLock) 是一样的,我们一起来验证一下,我将代码稍微做了一点改动,打印了两个线程的执行日志,同时当调用线程是zhangsan的时候休眠三秒,目的是为了看lisi的线程能否成功的获取到写锁,代码如下
如果在zhansan的线程休眠阶段李四的线程获取到了写锁,那么代表悲观读和写锁不是互斥的,反之互斥,请看代码运行结果:
我们仔细看打印日志的输出时间, 11:30:58 lisi和zhangsan都获取到了悲观读锁,并且zhangsan开始休眠,然后11:31:01的时候休眠结束,zhangsan获取到了写锁,所以悲观读与写锁肯定是互斥的,那这样的效率不是和读写锁一样吗?为什么说它比读写锁更快呢?这不是矛盾吗?
客官,别急啊,要记住精彩的永远在最后,StampedLock特锁模式我们只用了其中的两个,还有一个没有出场呢,下面我们来看看乐观读。
让StampedLock性能更上一楼的乐观读
乐观读并不是一种锁,所以请不要和悲观读联系在一起,它是一种无锁机制,相当于java的原子类操作,所以理论上性能会比读写锁(ReentrantReadWriteLock)更快一点,但不绝对。
当乐观读读取了成员变量的时候,需要将变量赋值给局部变量,然后再判断程序运行期间是否存在写锁,如果存在,升级为悲观读。
我们一起来看一下乐观读的实现
解释代码,定义了两个成员变量,让后利用t1线程去计算两个成员变量的和,为了能体现出乐观读的效果,我在sum()中休眠了3秒,目的是让main主线程去修改掉成员变量的值,main函数中的休眠是为了让t1线程能准确地执行到读取成员变量阶段。
我们来看看执行的结果:
我们发现,t1首先读取了两个成员变量的值,然后发现了存在写操作,那是因为main函数利用写锁修改了两个成员变量的值,这个时候升级为了悲观读,再次获取成员变量的值,然后再计算两个值的和,为什么要升级悲观读锁呢?因为再文章开头的时候说过悲观读锁与写锁互斥,悲观读锁之前并行,所以乐观读升级到悲观读锁之后再获取一次成员变量,可以保证再当前悲观读锁中数据是线程安全的。
使用StampedLock的注意事项
1.StampedLock属于ReadWriteLock的子类,ReentrantReadWriteLock也是属于ReadWriteLock的子类,你们发现他们的区别了吗?看名字就能看出来StampedLock不支持重入锁。
2.它适用于读多写少的情况,如果不是这中情况,请慎用,性能可能还不如synchronized。
3.StampedLock的悲观读锁、写锁不支持条件变量。
4.千万不能中断阻塞的悲观读锁或写锁,如果调用阻塞线程的interrupt(),会导致cpu飙升,如果希望StampedLock支持中断操作,请使用readLockInterruptibly(悲观读锁)与writeLockInterruptibly(写锁)。
总结
在读多写少的情况下推荐使用StampedLock,因为它的乐观读,性能比读写锁提升了很多,但是再其他应用场景中,使用它还需要慎重。
乐观读支持并发一个写锁,而悲观读和写锁互斥,所以在使用过程中,我们可以先使用乐观读。然后判断是否存在写锁,如果存在,可以升级悲观读锁,由于悲观读锁和写锁的互斥性,他能保证线程的安全性问题,如果小明再平时的时候多看看我的博客的话,可能就不会被这个问题难住了。
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