腾讯面试：什么锁比读写锁性能更高？

在并发编程中，读写锁 ReentrantReadWriteLock 的性能已经算是比较高的了，因为它将悲观锁的粒度分的更细，在它里面有读锁和写锁，当所有操作为读操作时，并发线程是可以共享读锁同时运行的，这样就无需排队执行了，所以执行效率也就更高。

那么问题来了，有没有比读写锁 ReentrantReadWriteLock 性能更高的锁呢？

答案是有的，在 Java 中，比 ReentrantReadWriteLock 性能更高的锁有以下两种：

1. 乐观锁：乐观锁是一种非阻塞锁机制，它是通过 Compare-And-Swap（CAS）对比并替换来进行数据的更改的，它假设多个线程（或进程）之间很少会发生冲突，因此不会加锁，只有在需要修改之后，通过对比并替换来修改共享变量的值，因此它在非高并发的环境下的性能是非常高的。
2. StampedLock：它是 JDK 8 中新增的锁类型，它提供了三种锁模式：读锁、写锁和乐观读锁。相较于 ReentrantReadWriteLock，StampedLock 提供了更细粒度的控制，支持乐观读取操作，可以提高并发性能。

1.乐观锁

乐观锁在 Java 中最常见的实现就是 atomic 家族下的类，例如 AtomicInteger、AtomicLong 等，它的核心方法中使用了 CAS 对比并替换进行变量的修改操作，如下源码所示：

public final int incrementAndGet() {
    return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1) + 1;
}
public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
    int v;
    do {
        v = getIntVolatile(o, offset);
    } while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta)); // CAS 方法
    return v;
}

然而，如果是高并发环境下，那么乐观锁可以需要通过多次自旋才能成功修改变量的数据，这种场景下，乐观锁的性能可能就不如 ReentrantReadWriteLock 了。

2.StampedLock

StampedLock 有三种读写方法：

• readLock：读锁，用于多线程并发读取共享资源。
• writeLock：写锁，用于独占写入共享资源。
• tryOptimisticRead：读乐观锁，用于在不阻塞其他线程的情况下尝试读取共享资源。

其中 readLock() 和 writeLock() 方法与 ReentrantReadWriteLock 的用法类似，而 tryOptimisticRead() 方法则是 StampedLock 引入的新方法，它用于非常短的读操作。

因此，我们在加锁时，可以使用性能更高的读乐观锁来替代传统的读锁，如果能加锁成功，则它可以和其他线程（即使是写操作）一起执行，也无需排队运行（传统读锁遇到写锁时需要排队执行），这样的话 StampedLock 的执行效率就会更高，它是使用如下：

// 创建 StampedLock 实例
StampedLock lock = new StampedLock();
// 获取乐观读锁
long stamp = lock.tryOptimisticRead(); 
// 读取共享变量
if (!lock.validate(stamp)) { // 检查乐观读锁是否有效
    stamp = lock.readLock(); // 如果乐观读锁无效，则获取悲观读锁
    try {
        // 重新读取共享变量
    } finally {
        lock.unlockRead(stamp); // 释放悲观读锁
    }
}

// 获取悲观读锁
long stamp = lock.readLock(); 
try {
    // 读取共享变量
} finally {
    lock.unlockRead(stamp); // 释放悲观读锁
}

// 获取写锁
long stamp = lock.writeLock(); 
try {
    // 写入共享变量
} finally {
    lock.unlockWrite(stamp); // 释放写锁
}

使用乐观读锁的特性可以提高读操作的并发性能，适用于读多写少的场景。如果乐观读锁获取后，在读取共享变量前发生了写入操作，则 validate 方法会返回 false，此时需要转换为悲观读锁或写锁重新访问共享变量。

课后思考

StampedLock 底层是如何实现的？

本文已收录到我的面试小站 www.javacn.site，其中包含的内容有：Redis、JVM、并发、并发、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、设计模式、消息队列等模块。