StampedLock 是 Java 8 引入的一種高級的鎖機制，它位于 java.util.concurrent.locks 包中。與傳統(tǒng)的讀寫鎖（ReentrantReadWriteLock）相比，StampedLock 提供了更靈活和更高性能的鎖解決方案，尤其適用于讀操作遠多于寫操作的場景。

1.特點展示

相比于 Java 中的其他鎖，StampedLock 具有以下特點：

• 讀寫分離：StampedLock 支持讀寫分離，讀鎖和寫鎖可以同時被不同的線程持有，從而提高了并發(fā)性能。而 synchronized 和 ReentrantLock 則不支持讀寫分離，讀操作和寫操作會相互阻塞。
• 樂觀讀：StampedLock 支持樂觀讀，讀操作不會阻塞寫操作，只有在寫操作發(fā)生時才會升級為悲觀讀。這種方式適用于讀多寫少的場景，可以提高讀操作的并發(fā)性能。而 ReentrantReadWriteLock 則不支持樂觀讀。
• 不可重入：ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入鎖，而 StampedLock 的寫鎖是不可重入的。
• 性能優(yōu)勢：StampedLock 在多線程并發(fā)中的讀多情況下有更好的性能，因為 StampedLock 獲取樂觀讀鎖時，不需要通過 CAS 操作來設置鎖的狀態(tài)，只是簡單地通過測試狀態(tài)即可。

2.基本使用

StampedLock 有三種讀寫方法：

• readLock()：讀鎖，用于多線程并發(fā)讀取共享資源。
• writeLock()：寫鎖，用于獨占寫入共享資源。
• tryOptimisticRead()：讀樂觀鎖，用于在不阻塞其他線程的情況下嘗試讀取共享資源。

其中 readLock() 和 writeLock() 方法與 ReentrantReadWriteLock 的用法類似，而 tryOptimisticRead() 方法則是 StampedLock 引入的新方法，它用于非常短的讀操作。

因此，我們在加鎖時，可以使用性能更高的讀樂觀鎖來替代傳統(tǒng)的讀鎖，如果能加鎖成功，則它可以和其他線程（即使是寫操作）一起執(zhí)行，也無需排隊運行（傳統(tǒng)讀鎖遇到寫鎖時需要排隊執(zhí)行），這樣的話 StampedLock 的執(zhí)行效率就會更高，它是使用如下：

// 創(chuàng)建 StampedLock 實例
StampedLock lock = new StampedLock();
// 獲取樂觀讀鎖
long stamp = lock.tryOptimisticRead(); 
// 讀取共享變量
if (!lock.validate(stamp)) { // 檢查樂觀讀鎖是否有效
    stamp = lock.readLock(); // 如果樂觀讀鎖無效，則獲取悲觀讀鎖
    try {
        // 重新讀取共享變量
    } finally {
        lock.unlockRead(stamp); // 釋放悲觀讀鎖
    }
}

// 獲取悲觀讀鎖
long stamp = lock.readLock(); 
try {
    // 讀取共享變量
} finally {
    lock.unlockRead(stamp); // 釋放悲觀讀鎖
}

// 獲取寫鎖
long stamp = lock.writeLock(); 
try {
    // 寫入共享變量
} finally {
    lock.unlockWrite(stamp); // 釋放寫鎖
}

使用樂觀讀鎖的特性可以提高讀操作的并發(fā)性能，適用于讀多寫少的場景。如果樂觀讀鎖獲取后，在讀取共享變量前發(fā)生了寫入操作，則 validate 方法會返回 false，此時需要轉換為悲觀讀鎖或寫鎖重新訪問共享變量。

3.注意事項

在使用 StampedLock 時，需要注意以下幾個問題：

• 不可重入性：StampedLock 的讀鎖和寫鎖都不支持重入，這意味著一個線程在獲取了鎖之后，不能再次獲取同一個鎖，所以在使用 StampedLock 時，一定要避免嵌套使用。
• 死鎖問題：使用 StampedLock 時，必須使用與獲取鎖時相同的 stamp 來釋放鎖，否則就會導致釋放鎖失敗，從而導致死鎖問題的發(fā)生。
• CPU 使用率飆升問題：如果 StampedLock 使用不當，具體來說，在 StampedLock 執(zhí)行 writeLock 或 readLock 阻塞時，如果調用了中斷操作，如 interrupt() 可能會導致 CPU 使用率飆升。這是因為線程接收到了中斷請求，但 StampedLock 并沒有正確處理中斷信號，那么線程可能會陷入無限循環(huán)中，試圖從中斷狀態(tài)中恢復，這可能會導致 CPU 使用率飆升。

4.CPU 100%問題演示

以下代碼中線程 2 會導致 CPU 100% 的問題，如下代碼所示：

public void runningTask() throws Exception{
    final StampedLock lock = new StampedLock();
    Thread thread = new Thread(()->{
        // 獲取寫鎖
        lock.writeLock();
        // 永遠阻塞在此處，不釋放寫鎖
        LockSupport.park();
    });
    thread.start();

    // 保證 thread 獲取寫鎖
    Thread.sleep(100);
    Thread thread2 = new Thread(()->
        // 阻塞在悲觀讀鎖
        lock.readLock()
    );
    thread2.start();
    // 保證 thread2 阻塞在讀鎖
    Thread.sleep(100);
    // 中斷線程 thread2，導致 thread2 CPU 飆升
    thread2.interrupt();
    thread2.join();
}

以上代碼中，線程一先獲取到鎖，之后阻塞，并未釋放鎖，而線程二阻塞在 readLock() 讀鎖時，收到了中斷請求 interrupt()，但并未正確處理中斷異常，因此線程會陷入無限循環(huán)中，試圖從中斷狀態(tài)中恢復，這就會導致 CPU 使用率一直飆升。