Java8就像一個(gè)寶藏，一個(gè)小的API改進(jìn)，也足與寫一篇文章，比如同步，一直是多線程并發(fā)編程的一個(gè)老話題，相信沒有人喜歡同步的代碼，這會(huì)降低應(yīng)用的吞吐量等性能指標(biāo)，最壞的時(shí)候會(huì)掛起死機(jī)，但是即使這樣你也沒得選擇，因?yàn)橐ＷC信息的正確性。所以本文決定將從synchronized、Lock到Java8新增的StampedLock進(jìn)行對比分析，相信StampedLock不會(huì)讓大家失望。
synchronized
在java5之前，實(shí)現(xiàn)同步主要是使用synchronized。它是Java語言的關(guān)鍵字，當(dāng)它用來修飾一個(gè)方法或者一個(gè)代碼塊的時(shí)候，能夠保證在同一時(shí)刻最多只有一個(gè)線程執(zhí)行該段代碼。
有四種不同的同步塊：
1.實(shí)例方法
2.靜態(tài)方法
3.實(shí)例方法中的同步塊
4.靜態(tài)方法中的同步塊
大家對此應(yīng)該不陌生，所以不多講了，以下是代碼示例
|
1
2
3
|
synchronized(this)// do operation} |
小結(jié)：在多線程并發(fā)編程中Synchronized一直是元老級(jí)角色，很多人都會(huì)稱呼它為重量級(jí)鎖，但是隨著Java SE1.6對Synchronized進(jìn)行了各種優(yōu)化之后，性能上也有所提升。
Lock
它是Java 5在java.util.concurrent.locks新增的一個(gè)API。
Lock是一個(gè)接口，核心方法是lock()，unlock()，tryLock()，實(shí)現(xiàn)類有ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock.ReadLock, ReentrantReadWriteLock.WriteLock；
ReentrantReadWriteLock, ReentrantLock 和synchronized鎖都有相同的內(nèi)存語義。
與synchronized不同的是，Lock完全用Java寫成，在java這個(gè)層面是無關(guān)JVM實(shí)現(xiàn)的。Lock提供更靈活的鎖機(jī)制，很多synchronized 沒有提供的許多特性，比如鎖投票，定時(shí)鎖等候和中斷鎖等候，但因?yàn)閘ock是通過代碼實(shí)現(xiàn)的，要保證鎖定一定會(huì)被釋放，就必須將unLock()放到finally{}中
下面是Lock的一個(gè)代碼示例
|
1
2
3
4
5
6
|
rwlock.writeLock().lock();try {// do operation} finally {rwlock.writeLock().unlock();} |
小結(jié)：比synchronized更靈活、更具可伸縮性的鎖定機(jī)制，但不管怎么說還是synchronized代碼要更容易書寫些
StampedLock
它是java8在java.util.concurrent.locks新增的一個(gè)API。
ReentrantReadWriteLock 在沒有任何讀寫鎖時(shí)，才可以取得寫入鎖，這可用于實(shí)現(xiàn)了悲觀讀取（Pessimistic Reading），即如果執(zhí)行中進(jìn)行讀取時(shí)，經(jīng)常可能有另一執(zhí)行要寫入的需求，為了保持同步，ReentrantReadWriteLock 的讀取鎖定就可派上用場。
然而，如果讀取執(zhí)行情況很多，寫入很少的情況下，使用 ReentrantReadWriteLock 可能會(huì)使寫入線程遭遇饑餓（Starvation）問題，也就是寫入線程吃吃無法競爭到鎖定而一直處于等待狀態(tài)。
StampedLock控制鎖有三種模式（寫，讀，樂觀讀），一個(gè)StampedLock狀態(tài)是由版本和模式兩個(gè)部分組成，鎖獲取方法返回一個(gè)數(shù)字作為票據(jù)stamp，它用相應(yīng)的鎖狀態(tài)表示并控制訪問，數(shù)字0表示沒有寫鎖被授權(quán)訪問。在讀鎖上分為悲觀鎖和樂觀鎖。
所謂的樂觀讀模式，也就是若讀的操作很多，寫的操作很少的情況下，你可以樂觀地認(rèn)為，寫入與讀取同時(shí)發(fā)生幾率很少，因此不悲觀地使用完全的讀取鎖定，程序可以查看讀取資料之后，是否遭到寫入執(zhí)行的變更，再采取后續(xù)的措施（重新讀取變更信息，或者拋出異常） ，這一個(gè)小小改進(jìn)，可大幅度提高程序的吞吐量！！
下面是java doc提供的StampedLock一個(gè)例子
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
|
class Point { private double x, y; private final StampedLock sl = new StampedLock(); void move(double deltaX, double deltaY) { // an exclusively locked method long stamp = sl.writeLock(); try { x += deltaX; y += deltaY; } finally { sl.unlockWrite(stamp); } } //下面看看樂觀讀鎖案例 double distanceFromOrigin() { // A read-only method long stamp = sl.tryOptimisticRead(); //獲得一個(gè)樂觀讀鎖 double currentX = x, currentY = y; //將兩個(gè)字段讀入本地局部變量 if (!sl.validate(stamp)) { //檢查發(fā)出樂觀讀鎖后同時(shí)是否有其他寫鎖發(fā)生？ stamp = sl.readLock(); //如果沒有，我們再次獲得一個(gè)讀悲觀鎖 try { currentX = x; // 將兩個(gè)字段讀入本地局部變量 currentY = y; // 將兩個(gè)字段讀入本地局部變量 } finally { sl.unlockRead(stamp); } } return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY); }//下面是悲觀讀鎖案例 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) { //循環(huán)，檢查當(dāng)前狀態(tài)是否符合 long ws = sl.tryConvertToWriteLock(stamp); //將讀鎖轉(zhuǎn)為寫鎖 if (ws != 0L) { //這是確認(rèn)轉(zhuǎn)為寫鎖是否成功 stamp = ws; //如果成功 替換票據(jù) x = newX; //進(jìn)行狀態(tài)改變 y = newY; //進(jìn)行狀態(tài)改變 break; } else { //如果不能成功轉(zhuǎn)換為寫鎖 sl.unlockRead(stamp); //我們顯式釋放讀鎖 stamp = sl.writeLock(); //顯式直接進(jìn)行寫鎖 然后再通過循環(huán)再試 } } } finally { sl.unlock(stamp); //釋放讀鎖或?qū)戞i } } } |
小結(jié)：
StampedLock要比ReentrantReadWriteLock更加廉價(jià)，也就是消耗比較小。
StampedLock與ReadWriteLock性能對比
下圖是和ReadWritLock相比，在一個(gè)線程情況下，是讀速度其4倍左右，寫是1倍。
下圖是六個(gè)線程情況下，讀性能是其幾十倍，寫性能也是近10倍左右：
下圖是吞吐量提高：
總結(jié)
1、synchronized是在JVM層面上實(shí)現(xiàn)的，不但可以通過一些監(jiān)控工具監(jiān)控synchronized的鎖定，而且在代碼執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)異常，JVM會(huì)自動(dòng)釋放鎖定；
2、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock,、StampedLock都是對象層面的鎖定，要保證鎖定一定會(huì)被釋放，就必須將unLock()放到finally{}中；
3、StampedLock 對吞吐量有巨大的改進(jìn)，特別是在讀線程越來越多的場景下；
4、StampedLock有一個(gè)復(fù)雜的API，對于加鎖操作，很容易誤用其他方法;
5、當(dāng)只有少量競爭者的時(shí)候，synchronized是一個(gè)很好的通用的鎖實(shí)現(xiàn);
6、當(dāng)線程增長能夠預(yù)估，ReentrantLock是一個(gè)很好的通用的鎖實(shí)現(xiàn);
