在上一篇文章中,我们介绍了读写锁,学习完之后你应该已经知道“读写锁允许多个线程同时读共享变量,适用于读多写少的场景”。那在读多写少的场景中,还有没有更快的技术方案呢?还真有,Java 在 1.8 这个版本里,提供了一种叫 StampedLock 的锁,它的性能就比读写锁还要好。

下面我们就来介绍一下 StampedLock 的使用方法、内部工作原理以及在使用过程中需要注意的事项。

前面我们介绍了管程和信号量这两个同步原语在 Java 语言中的实现,理论上用这两个同步原语中任何一个都可以解决所有的并发问题。那 Java SDK 并发包里为什么还有很多其他的工具类呢?原因很简单:分场景优化性能,提升易用性

今天我们就介绍一种非常普遍的并发场景:读多写少场景。实际工作中,为了优化性能,我们经常会使用缓存,例如缓存元数据、缓存基础数据等,这就是一种典型的读多写少应用场景。缓存之所以能提升性能,一个重要的条件就是缓存的数据一定是读多写少的,例如元数据和基础数据基本上不会发生变化(写少),但是使用它们的地方却很多(读多)。

针对读多写少这种并发场景,Java SDK 并发包提供了读写锁——ReadWriteLock,非常容易使用,并且性能很好。

Semaphore,现在普遍翻译为“信号量”,以前也曾被翻译成“信号灯”,因为类似现实生活里的红绿灯,车辆能不能通行,要看是不是绿灯。同样,在编程世界里,线程能不能执行,也要看信号量是不是允许。

信号量是由大名鼎鼎的计算机科学家迪杰斯特拉(Dijkstra)于 1965 年提出,在这之后的 15 年,信号量一直都是并发编程领域的终结者,直到 1980 年管程被提出来,我们才有了第二选择。目前几乎所有支持并发编程的语言都支持信号量机制,所以学好信号量还是很有必要的。

Java SDK 并发包内容很丰富,包罗万象,但是我觉得最核心的还是其对管程的实现。因为理论上利用管程,你几乎可以实现并发包里所有的工具类。在并发编程领域,有两大核心问题:一个是互斥,即同一时刻只允许一个线程访问共享资源;另一个是同步,即线程之间如何通信、协作。这两大问题,管程都是能够解决的。Java SDK 并发包通过 Lock 和 Condition 两个接口来实现管程,其中 Lock 用于解决互斥问题,Condition 用于解决同步问题

并发编程这个技术领域已经发展了半个世纪了,相关的理论和技术纷繁复杂。那有没有一种核心技术可以很方便地解决我们的并发问题呢?这个问题如果让我选择,我一定会选择管程技术。Java 语言在 1.5 之前,提供的唯一的并发原语就是管程,而且 1.5 之后提供的 SDK 并发包,也是以管程技术为基础的。除此之外,C/C++、C# 等高级语言也都支持管程。

可以这么说,管程就是一把解决并发问题的万能钥匙。

在上一篇文章中,我们用 Account.class 作为互斥锁,来解决银行业务里面的转账问题,虽然这个方案不存在并发问题,但是所有账户的转账操作都是串行的,例如账户 A 转账户 B、账户 C 转账户 D 这两个转账操作现实世界里是可以并行的,但是在这个方案里却被串行化了,这样的话,性能太差。

试想互联网支付盛行的当下,8 亿网民每人每天一笔交易,每天就是 8 亿笔交易;每笔交易都对应着一次转账操作,8 亿笔交易就是 8 亿次转账操作,也就是说平均到每秒就是近 1 万次转账操作,若所有的转账操作都串行,性能完全不能接受。