管理對共享資源的訪問對于并發(fā)編程中確保數(shù)據一致性非常重要。傳統(tǒng)的synchronized關鍵字對于公平性、立即獲取鎖、等待特定時間獲取鎖等復雜場景缺乏靈活性。Java 1.5中引入了Lock、ReadWriteLock和StampedLock API來解決這些限制，并為開發(fā)人員提供了很好的控制來處理共享資源訪問。它們是 java.util.concurrent 包的一部分。

鎖定API

Lock API 是一個接口，提供以下方法來處理線程同步。

• void lock() 用于獲取鎖。如果鎖不可用，線程將被阻塞，直到獲取鎖。
• void lockInterruptically() 與lock()相同，但該線程可以被中斷。
• boolean tryLock() 如果獲得鎖則返回true；否則為假。如果沒有授予鎖，線程不會被阻塞。
• boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 與 tryLock() 相同，但僅等待指定的時間。
• voidunlock()釋放鎖。
• Condition newCondition() 為線程提供在執(zhí)行關鍵部分時等待某些條件發(fā)生的能力。

可重入鎖

• ReentrantLock 類實現(xiàn)了 Lock 接口。?
• 可重入鎖允許線程多次獲取鎖并多次釋放它。
• 如果你想要公平策略，請使用 ReentrantLock 的參數(shù)化構造函數(shù)。
• 如果啟用公平性，它會確保等待時間最長的線程能夠訪問鎖。
• 使用finally塊釋放鎖以避免死鎖情況。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); //fair lock
public void methodExecution() {
    lock.lock();
    try {
        // Critical section here
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

讀寫鎖API

ReadWriteLock API 是一個接口，維護一對鎖來維護讀寫場景。如果沒有寫入者，讀鎖可以由多個線程同時持有。寫鎖是獨占的。

• Lock readLock() - 返回用于讀取的鎖。
• Lock writeLock() - 返回用于寫入的鎖。

關鍵規(guī)則

• 如果有讀鎖，則無法獲取寫鎖。
• 如果擁有寫鎖，則無法在任何其他線程中獲取讀鎖。
• 如果你有一個寫鎖，你可以在同一個線程中獲取另一個寫鎖。
• 當沒有其他讀或寫鎖處于活動狀態(tài)時，允許寫鎖。
• 等待寫鎖時，不允許來自其他線程的新讀鎖。

可重入讀寫鎖

• ReentrantReadWriteLock 類實現(xiàn)了 ReadWriteLock 接口。
• 如果我們有更多的閱讀量而不是寫入量，那么很有用。

示例：在微服務通信中，假設服務 B 需要來自服務 A 的 JWT。JWT 由服務 A 生成，并且可以緩存幾分鐘。在這種情況下ReentrantReadWriteLock會更有用。如果令牌過期或即將過期，我們可以更新令牌。我在這里不獲取讀鎖以避免讀饑餓。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); //fair lock
public void methodExecution() {
    lock.lock();
    try {
        // Critical section here
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

印記鎖API

StampedLock 是在 Java 8 中引入的，它是一個類。它支持三種鎖定模式并返回用于釋放鎖定的標記。它允許鎖升級。

1. 讀鎖允許多個線程并發(fā)讀取。
2. Write Lock 返回用于寫入的鎖。
3. 樂觀讀鎖允許線程在不獲取傳統(tǒng)讀鎖的情況下進行讀取，從而避免爭用，從而提高性能。

• long writeLock() 獲取獨占鎖，必要時阻塞直至可用。
• void unlockWrite(long stamp) 釋放寫鎖。
• long readLock() 獲取讀鎖，如果正在進行寫鎖則阻塞。
• void unlockRead(long stamp) 釋放讀鎖。
• long tryOptimisticRead() 返回一個稍后可以驗證的標記，如果獨占鎖定則返回零。
• boolean validate(long stamp) 如果自給定戳記發(fā)布以來尚未獨占獲取鎖（寫鎖），則返回 true；否則，錯誤。
• long tryConvertToWriteLock(long stamp) 將讀鎖或樂觀鎖升級為寫鎖。阻塞直到可用。

要點：

• 它是不可重入，這意味著持有鎖的線程無法再次獲取它。
• 不支持條件。
• 它不支持公平。

String jwt = JwtUtil.generateJwt();
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock writeLock = lock.writeLock();
Lock readLock = lock.readLock();

public String getJwt(String key, String value) {
    if (StringUtils.hasLength(jwt)) {
        if (JwtUtil.isJwtEligibleToRenew(jwt)) {
            generateJwt();
        }
    } else {
        generateJwt();
    }
    return this.jwt;
}

public void generateJwt() {
    this.writeLock.lock(); //write lock
    try {
        if (JwtUtil.isJwtEligibleToRenew(jwt)) {
            this.jwt = JwtUtil.generateJwt();
        }
    } finally {
        this.writeLock.unlock(); //release write lock
    }
}

樂觀的閱讀示例。這允許線程在不獲取傳統(tǒng)讀鎖的情況下進行讀取，從而避免了鎖爭用，從而提高了性能。如果在獲取樂觀讀鎖時間后獲取了任何寫鎖，validate() 將返回 false，否則返回 true。

public void readAndWrite() {
    long l = this.stampedLock.readLock();
    try {
        //critical section
    } finally {
        this.stampedLock.unlock(l);
    }

    long w = this.stampedLock.writeLock();
    try {
        //critical section
    } finally {
        this.stampedLock.unlock(w);
    }
}

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