Java并发编程之显式锁

1.前言

       使用Java内置锁的时候，不需要通过Java代码显式地对同步对象的监视器（Monitor）进行抢占和释放，因为这些工作由JVM层面来完成。而且任何一个Java对象都能作为一个内置锁来使用，所以，Java的对象锁使用起来很方便。但是，Java内置锁的功能相对单一，不具备一些比较高级的锁功能：

• 限时抢锁：在抢锁时设置超时时长，如果超时还未获得锁就放弃，不至于无限等下去
• 中断抢锁：在抢锁时，外部线程给抢锁线程发出一个中断信号，就能唤起等待锁的线程，并且终止抢占过程。
• 多个等待队列：为锁维持多个等待队列，以便提高锁的效率。比如在生产者消费者模式实现中，生产者和消费者共用一把锁，该锁上维持两个等待队列，一个生产者队列，一个消费者队列。

       除了以上的功能问题之外，Java对象锁还存在性能问题。在竞争稍微激烈的情况下，Java对象锁会膨胀为重量级锁（基于操作对象的Mutex Lock实现），而重量级锁的线程阻塞和唤醒操作，需要进程在内核状态和用户态之间来回切换，导致性能非常低。所以这个时候就需要引入一种新的锁。
       Java显式锁就是为了解决这些Java对象的功能问题、性能问题而生。Lock是Java代码级别的锁。为了和Java对象锁区分，Lock接口叫显式锁接口，其对象实例叫显式锁对象。

2.Lock的实现

       Lock本质上是一个接口，它定义了释放锁和获得锁的抽象方法，实现Lock接口的类有很多，以下是几个常见的锁实现：
ReentrantLock：表示重入锁，它是唯一一个实现了Lock接口的类。重入锁指的是线程在获得锁之后，再次获取该锁不需要阻塞，而是直接关联一次计算器增加重入次数。
ReentrantReadWriteLock：重入读写锁。它实现了ReadWriteLock接口。在这个类中维护了两个锁，一个是ReadLock，一个是WriteLock，它们分别实现了Lock接口。读写锁是一种适合读多写少的场景下解决线程安全问题的工具，基本原则是：读和读不互斥，读和写互斥，写和写互斥。也就是说涉及到影响数据变化的操作都会存在互斥。
StampedLock：stampedLock 是 JDK8 引入的新的锁机制，可以简单认为是读写锁的一个改进版本，读写锁虽然通过分离读和写的功能使得读和读之间可以完全并发，但是读和写是有冲突的，如果大量的读线程存在，可能会引起写线程的饥饿。stampedLock 是一种乐观的读策略，使得乐观锁完全不会阻塞写线程。

3. 显式锁的分类

       显式锁有很多种，从不同的角度来看，显式锁大概有以下几种分类：可重入锁与不可重入锁、悲观锁和乐观锁、公平锁和非公平锁、共享锁和独占锁、可中断锁和不可中断锁。

3.1 可重入锁和不可重入锁

从同一个线程是否可以重复占有同一个锁对象的角度分，显式锁可以分为可重入锁与不可重入锁。
可重入锁，也叫做递归锁，指的一个线程可以多次抢占同一个锁。例如，线程 A 在进入外层函数抢占了一个 Lock 显式锁之后，当线程 A 继续进入内层函数时，如果遇到有抢占同一个 Lock显式锁的代码，线程 A 依然可以抢到该 Lock 显式锁。
不可重入锁与可重入锁相反，指的一个线程只能抢占一次同一个锁。例如，线程 A 在进入外层函数抢占了一个 Lock显式锁之后，当线程 A 继续进入内层函数时，如果遇到有抢占同一个 Lock显式锁的代码，线程 A 不可以抢到该 Lock 显式锁。除非，线程 A 提前释放了该 Lock 显式锁，才能第二次抢占该锁。
JUC 的 ReentrantLock 类是可重入锁的一个标准实现类。

3.2 悲观锁和乐观锁

从线程进入临界区前是否锁住同步资源的角度来分，显式锁可以分为悲观锁和乐观锁。
悲观锁是就是悲观思想，每次去入临界区操作数据的时候都认为别的线程会修改，所以线程每次在读写数据时都会上锁，锁住同步资源，这样其他线程需要读写这个数据时就会阻塞，一直 等到拿到锁。总体来说，悲观锁适用于写多读少的场景，遇到高并发写时性能高。
Java 的 Synchronized 重量级锁是一种悲观锁。
乐观锁是一种乐观思想，每次去拿数据的时候都认为别的线程不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新），如果失败则要重复读-比较-写的操作。总体来说，乐观锁适用于读多写少的场景，遇到高并发写的可能性低。
Java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 自旋操作实现的。CAS 是一种更新原子操作，比较当前值跟传入值是否一样，是则更新，不是则失败。在争用激烈的场景下，CAS 自旋会出现大量的空自旋，会导致乐观锁性能大大降低。
Java 的 Synchronized 轻量级锁是一种乐观锁。另外，JUC 中基于抽象队列同步器（AQS）实现的显式锁（如 ReentrantLock）都是乐观锁。

3.3 公平锁和非公平锁

       “公平锁”是指“不同的线程抢占锁的机会是公平的、平等的”，从抢占时间上来说，先对锁进行抢占的线程一定被先满足，抢锁成功的次序体现为 FIFO（先进先出）顺序。简单来说，,公平锁就是保障了各个线程获取锁都是按照顺序来的，先到的线程先获取锁。
       使用公平锁，比如线程 A、B、C、D 依次去获取锁，线程 A 首先获取到了锁，然后它处理完成释放锁之后，会唤醒下一个线程 B 去获取锁。后续不断重复前面的过程，C、D 依次获取锁。
       “非公平锁”是指不同的线程抢占锁的机会是非公平的、不平等的，从抢占时间上来说，先对锁进行抢占的线程不一定被先满足，抢锁成功的次序不会体现为 FIFO（先进先出）顺序。
       使用公平锁，比如线程 A、B、C、D 依次去获取锁, 假如此时持有锁的是线程 A，然后线程B、C、D 尝试获取锁，就会进入一个等待队列。当线程 A 释放掉锁之后，会唤醒下一个线程 B 去获取锁。在唤醒线程 B 的这个过程中，如果有别的线程 E 尝试去请求锁，那么线程 E 是可以先获取到的，这就是插队。为什么可以线程 E 可以插队呢？因为 CPU 唤醒线程 B 需要进行线程的上下文切换，这个操作需要一定的时间，线程 E 可能与线程 A、B 不在同一个 CPU Core 执行，而是在其他的 Core 上执行，所以不需要进行线程的上下文切换。在线程 A 释放锁和线程 B 被唤醒的这段时间，锁是空闲的，其他 Core 上的线程 E 此时就能趁机获取非公平锁，这样做的目的主要是利用锁的空档期，提高其利用效率 。
       默认情况下 ReentrantLock 实例是非公平锁，但是，如果在实例构造时传入了参数 true，所得到就是公平锁。另外，ReentrantLock 的 tryLock()方法是一个特例，一但有线程释放了锁，那正在tryLock 的线程就能优先取到锁，即使已经有其他线程在等待队列中。

3.4 可中断锁和不可中断锁

什么是可中断锁？如果某一线程 A 正占有锁在执行临界区代码，另一线程 B 正在阻塞式抢占锁，可能由于等待时间过长，线程 B 不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己的阻塞等待，这种就是可中断锁。
什么是不可中断锁？一旦这个锁被其他线程占有，如果自己还想抢占，自己只能选择等待或者阻塞，直到别的线程释放这个锁，如果别的线程永远不释放锁，那么自己只能永远等下去，并且没有办法终止等待或阻塞。
简单来说，在抢锁过程中能通过某些方法去终止抢占过程，那就是可中断锁，否则就是不可中断锁。
Java 的 synchronized 内置锁就是一个不可中断锁，而 JUC 的显式锁（如 ReentrantLock） 是一个可中断锁。

3.5 共享锁和独占锁

       “独占锁”指的是每次只能有一个线程能持有的锁。独占锁是一种悲观保守的加锁策略，它不必要地限制了读/读竞争，如果某个只读线程获取锁，则其他的读线程都只能等待，这种情况下就限制了读操作的并发性，因为读操作并不会影响数据的一致性。
JUC 的 ReentrantLock 类，是一个标准的“独占锁”实现类。
“共享锁”允许多个线程同时获取锁，容许线程并发进入临界区。与独占锁不同，共享锁则是一种乐观锁，它放宽了加锁策略，并不限制读/读竞争，允许多个执行读操作的线程同时访问共享资源。
       JUC 的 ReentrantReadWriteLock（读写锁）类，是一个“共享锁”实现类。使用该读写锁时，读操作可以有很多线程一起读，但是写操作只能有一个线程去写，而且在写入的时候，别的线程也不能进行读的操作。 用 ReentrantLock 锁替代 ReentrantReadWriteLock 锁虽然可以保证线程安全，但是也会浪费一部分资源，因为多个读操作并没有线程安全问题，所以在读的地方使用读锁，在写的地方用写锁，可以提高程序执行效率。

4. ReentrantLock

4.1 类继承层次

相关类之间的继承层次，如下图所示：

类继承层次

4.2 ReentrantLock基本用法

4.2.1 使用 lock( )方法抢锁的模板代码

通常情况下，大家会使用 lock( )方法的进行阻塞式的锁抢占，其模板代码如下：

        Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock(); //step1：抢占锁
        try {
            //step2：抢锁成功，执行临界区代码
        } finally {
            lock.unlock(); //step3：释放锁
        }

以上抢锁模板代码，有以下几个需要注意的要点：
（1）释放锁操作 lock.unlock() 必须在 try-catch 结构的 finally 块中执行，否则，如果临界区代码抛出异常，锁就有可能永远得不到释放。
（2）抢占锁操作 lock.lock( ) 必须在 try 语句块之外，而不是放在 try 块之内。为什么呢？
原因之一是 lock( ) 方法是没有申明抛出异常，所以可以不包含到 try 块中；
原因之二是 lock( ) 方法并不是一定能够抢占锁成功，如果没有抢占成功，当然也就不需要释放锁，而且，在没有占有锁的情况下去释放锁，可能会导致运行时异常。
（3）在抢占锁操作 lock.lock( )和 try 语句之间，不要插入任何代码，避免抛出异常而导致释
放锁操作 lock.unlock() 执行不到，导致锁无法被释放。

4.2.2 使用 tryLock( )方法非阻塞抢锁的模板代码

       lock( )是阻塞式抢占，在没有抢到锁的情况下，当前线程会阻塞。如果不希望线程阻塞，可以使用 tryLock()方法抢占锁。tryLock( ) 是非阻塞抢占，在没有抢到锁的情况下，当前线程会立即返回，不会别阻塞。
使用 tryLock()方法非阻塞抢占锁，大致的模板代码如下：

        Lock lock = new ReentrantLock();
        if (lock.tryLock()) { //step1：尝试抢占锁
            try {
                //step2：抢锁成功，执行临界区代码
            } finally {
                lock.unlock(); //step3：释放锁
            }
        } else {
            //step4：抢锁失败，执行后备动作
        }

4.2.3 使用 tryLock(long time, TimeUnit unit)方法抢锁的模板代码

       tryLock(long time, TimeUnit unit)方法用于限时抢锁，该方法在抢锁时会进行一段时间的阻塞等待，其 time 参数代表最大的阻塞时长，其 unit 参数为时长的单位（如秒）。
使用 tryLock(long time, TimeUnit unit)方法限时抢锁，其大致的代码模板如下：

        Lock lock = new ReentrantLock();
        if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
            try {
                //step2：抢锁成功，执行临界区代码
            } finally {
                lock.unlock(); //step3：释放锁
            }
        } else {
            //step4：抢锁失败，执行后备动作
        }

对 lock( )、tryLock( )、tryLock(long time, TimeUnit unit)的三个方法的总结如下：
（1）lock( )方法用于阻塞抢锁，抢不到锁时线程会一直阻塞。
（2）tryLock( )方法用于尝试抢锁，该方法有返回值，如果成功则返回 true，如果失败（即锁已被其他线程获取）则返回 false。此方法无论如何都会立即返回，在抢不到锁时，线程不会像使用 lock( )方法那样一直被阻塞。
（3）tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和 tryLock()方法是类似的，只不过这个方法在抢不到锁时时会阻塞一段时间。如果在阻塞期间获取到锁立即返回 true，超时则返回 false。

5. 读写锁 ReentrantReadWriteLock

       通过 ReentrantReadWriteLock 类能获取其读锁和写锁，其读锁是可以多线程共享的共享锁，而其写锁是排他锁，在被占时候不允许其他线程再抢占操作。然而其读锁和写锁之间是有关系的：同一时刻不允许读锁和写锁同时被抢占，二者之间是互斥的。

5.1 类继承层次

ReadWriteLock是一个接口，内部由两个Lock接口组成。

public interface ReadWriteLock {
    Lock readLock(); 
    Lock writeLock(); 
}

类图

ReentrantReadWriteLock实现了该接口，使用方式如下：

    ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock(); 
    Lock readLock = readWriteLock.readLock(); 
    readLock.lock(); 
    // 进行读取操作 
    readLock.unlock(); 
    
    Lock writeLock = readWriteLock.writeLock(); 
    writeLock.lock(); 
    // 进行写操作 
    writeLock.unlock();

也就是说，当使用 ReadWriteLock 的时候，并不是直接使用，而是获得其内部的读锁和写锁，然后分别调用lock/unlock。

5.2 ReentrantReadWriteLock的使用

       通过 ReentrantReadWriteLock 类能获取其读锁和写锁，其读锁是可以多线程共享的共享锁，而其写锁是排他锁，在被占时候不允许其他线程再抢占操作。然而其读锁和写锁之间是有关系的：同一时刻不允许读锁和写锁同时被抢占，二者之间是互斥的。
接着先来个代码演示下，读锁是共享锁，写锁是排他锁：

public class ReadWriteLockTest {
    //创建一个 Map，代表共享数据
    final static Map<String, String> MAP = new HashMap<String, String>();
    //创建一个读写锁
    final static ReentrantReadWriteLock LOCK = new
            ReentrantReadWriteLock();
    //获取读锁
    final static Lock READ_LOCK = LOCK.readLock();
    //获取写锁
    final static Lock WRITE_LOCK = LOCK.writeLock();

    //对共享数据的写操作
    public static Object put(String key, String value) {
        //抢写锁
        WRITE_LOCK.lock();
        try {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + getNowTime() + " 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作");
            Thread.sleep(1000);
            //写入共享数据
            String put = MAP.put(key, value);
            return put;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            WRITE_LOCK.unlock();
        }
        return null;
    }

    //对共享数据的读操作
    public static Object get(String key) {
        //抢占读锁
        READ_LOCK.lock();
        try {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() + " 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作");
            Thread.sleep(1000);
            //读取共享数据
            String value = MAP.get(key);
            return value;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //释放读锁
            READ_LOCK.unlock();
        }
        return null;
    }

    public static String getNowTime() {
        //HH表示用24小时制，如18；hh表示用12小时制
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        return sdf.format(System.currentTimeMillis());
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建 Runnable 异步可执行目标实例
        Runnable writeTarget = () -> put("key", "value");
        Runnable readTarget = () -> get("key");
        //创建 4 条读线程
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            new Thread(readTarget, "读线程" + i).start();
        }
        //创建 2 条写线程，并启动
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(writeTarget, "写线程" + i).start();
        }
    }
}

运行程序，结果如下：

[读线程 2]：09:33:20 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作
[读线程 1]：09:33:20 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作
[读线程 0]：09:33:20 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作
[写线程 1]：09:33:21 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作
[读线程 3]：09:33:22 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作
[写线程 0]：09:33:23 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作

从输出结果可以看出：
（1）读线程 0、读线程 1、读线程 2 同时获取了读锁，说明可以同时进行共享数据的读操作。
（2）写线程 1、写线程 0 只能依次获取写锁，说明共享数据的写操作不能同时进行。
（3）读线程 3 必须等待写线程 1 释放写锁后才能获取到读锁，说明读写操作是互斥的。

5.3 锁的升级与降级

       锁升级是指读锁升级为写锁，锁降级指的是写锁降级为读锁。在 ReentrantReadWriteLock 读写锁中，只支持写锁降级为读锁，而不支持读锁升级为写锁。具体的演示代码如下：

public class ReadWriteLockTest2 {
    //创建一个 Map，代表共享数据
    final static Map<String, String> MAP = new HashMap<String, String>();
    //创建一个读写锁
    final static ReentrantReadWriteLock LOCK = new
            ReentrantReadWriteLock();
    //获取读锁
    final static Lock READ_LOCK = LOCK.readLock();
    //获取写锁
    final static Lock WRITE_LOCK = LOCK.writeLock();

    public static String getNowTime() {
        //HH表示用24小时制，如18；hh表示用12小时制
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        return sdf.format(System.currentTimeMillis());
    }

    //对共享数据的写操作
    public static Object put(String key, String value) {
        WRITE_LOCK.lock();
        try {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  " 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作");
            Thread.sleep(1000);
            String put = MAP.put(key, value);
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" +  "尝试降级写锁为读锁");
            //写锁降级为读锁（成功）
            READ_LOCK.lock();
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" +  "写锁降级为读锁成功");
            return put;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            READ_LOCK.unlock();
            WRITE_LOCK.unlock();
        }
        return null;
    }


    public static Object get(String key)
    {
        READ_LOCK.lock();
        try
        {
            Print.tco(DateUtil.getNowTime()
                    + " 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作");
            Thread.sleep(1000);
            String value = MAP.get(key);
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" +  "尝试升级读锁为写锁");
            // 读锁升级为写锁(失败)
            WRITE_LOCK.lock();
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" +  "读锁升级为写锁成功");
            return value;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            WRITE_LOCK.unlock();
            READ_LOCK.unlock();
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建 Runnable 可执行实例
        Runnable writeTarget = () -> put("key", "value");
        Runnable readTarget = () -> get("key");
        //创建 1 条写线程，并启动
        new Thread(writeTarget, "写线程").start();
        //创建 1 条读线程
        new Thread(readTarget, "读线程").start();
    }
}

运行控制台输出：

[写线程]：09:51:42 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作
[写线程]：写线程尝试降级写锁为读锁
[写线程]：写线程写锁降级为读锁成功
[读线程]：09:51:43 抢占了 READ_LOCK，开始执行 read 操作
[读线程]：读线程尝试升级读锁为写锁

       通过结果可以看出：ReentrantReadWriteLock 不支持读锁的升级，主要是避免死锁，例如两个线程 A 和 B 都占了读锁并且都需要升级成写锁， A 升级要求 B 释放读锁，B 升级要求 A 释放读锁，二者就会由于互相等待形成死锁。
总结起来，与 ReentrantLock 相比，ReentrantReadWriteLock 更适合于读多写少的场景，可以
提高并发读的效率；而 ReentrantLock 更适合于读写比例相差不大、或写比读多的场景。

6. StampedLock

StampedLock（印戳锁）其是对 ReentrantReadWriteLock 读写锁的一种改进，主要的改进为：在没有写只有读的场景下，StampedLock 支持不用加读锁而是直接进行读操作，最大程度提升读的效率；只有在发生过写操作之后，再加读锁才能进行读操作。
StampedLock 三种模式：
（1）悲观读锁：与 ReadWriteLock 的读锁类似，多个线程可以同时获取悲观读锁，悲观读锁是一个共享锁。
（2）乐观读：相当于直接操作数据，不加任何锁，连读锁都不要。
（3）写锁：与 ReadWriteLock 的写锁类似，写锁和悲观读锁是互斥的；虽然写锁与乐观读不会互斥，但是在数据被更新之后，之前通过乐观读所获得的数据，已经变成了脏数据。

6.1 StampedLock 与 ReentrantReadWriteLock 对比

StampedLock 与 ReentrantReadWriteLock 语义类似，不同的是，StampedLock 并没有实现ReadWriteLock 接口，而是定义了自己的锁操作 API，主要如下：
（1）悲观读锁的获取与释放

//获取普通读锁（悲观读锁），返回 long 类型的印戳值
public long readLock()
//释放普通读锁（悲观读锁），以取锁时的印戳值作为参数
public void unlockRead(long stamp)

（2）写锁的获取与释放

//获取写锁，返回 long 类型的印戳值
public long writeLock()
//释放写锁，以获取写锁时的印戳值作为参数
public void unlockWrite(long stamp)

（3）乐观读的印戳获取与有效性判断

//获取乐观读，返回 long 类型的印戳值，返回 0 表示当前锁处于写锁模式，不能乐观读
public long tryOptimisticRead()
//判断乐观读的印戳值是否有效，以 tryOptimisticRead 返回的印戳值作为参数
public long tryOptimisticRead()

6.2 StampedLock 的演示案例

public class StampedLockTest {
    //创建一个 Map，代表共享数据
    final static Map<String, String> MAP = new HashMap<String, String>();
    //创建一个印戳锁
    final static StampedLock STAMPED_LOCK = new StampedLock();

    public static String getNowTime() {
        //HH表示用24小时制，如18；hh表示用12小时制
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        return sdf.format(System.currentTimeMillis());
    }
    public static void sleepSeconds(int second) {
        LockSupport.parkNanos(second * 1000L * 1000L * 1000L);
    }

    //对共享数据的写操作
    public static Object put(String key, String value) {
        //尝试获取写锁的印戳
        long stamp = STAMPED_LOCK.writeLock();
        try {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  " 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作");
            Thread.sleep(1000);
            String put = MAP.put(key, value);
            return put;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  "  释放了 WRITE_LOCK");
            //释放写锁
            STAMPED_LOCK.unlockWrite(stamp);
        }
        return null;
    }

    //对共享数据的悲观读操作
    public static Object pessimisticRead(String key) {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  "LOCK 进入过写模式，只能悲观读");
        //进入了写锁模式，只能获取悲观读锁
        //尝试获取读锁的印戳
        long stamp = STAMPED_LOCK.readLock();
        try {
            //成功获取到读锁，并重新获取最新的变量值
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  " 抢占了 READ_LOCK");
            String value = MAP.get(key);
            return value;
        } finally {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  " 释放了 READ_LOCK");
            //释放读锁
            STAMPED_LOCK.unlockRead(stamp);

        }
    }

    //对共享数据的乐观读操作
    public static Object optimisticRead(String key) {
        String value = null;
        //尝试进行乐观读
        long stamp = STAMPED_LOCK.tryOptimisticRead();
        if (0 != stamp) {
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  "乐观读的印戳值，获取成功");
            //模拟耗费时间 1 秒
            sleepSeconds(1);
            value = MAP.get(key);
        } else {// 0 == stamp 表示当前为写锁模式
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  "乐观读的印戳值，获取失败");
            //LOCK 已经进入写模式，使用悲观读方法
            return pessimisticRead(key);
        }
        //乐观读操作已经间隔了一段时间，期间可能发生写入
        //所以，需要验证乐观读的印戳值是否有效，即判断 LOCK 是否进入过写模式
        if (!STAMPED_LOCK.validate(stamp)) {
            //乐观读的印戳值无效，表明写锁被占用过
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  "乐观读的印戳值，已经过期");
            //写锁已经被抢占，进入了写锁模式，只能通过悲观读锁，再一次读取最新值
            return pessimisticRead(key);
        } else {
            //乐观读的印戳值有效，表明写锁没有被占用过
            //不用加悲观读锁而直接读，减少了读锁的开销
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]"  + getNowTime() +  " 乐观读的印戳值，没有过期");
            return value;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建 Runnable 可执行实例
        Runnable writeTarget = () -> put("key", "value");
        Runnable readTarget = () -> optimisticRead("key");
        //创建 1 条写线程，并启动
        new Thread(writeTarget, "写线程").start();
        //创建 1 条读线程
        new Thread(readTarget, "读线程").start();
    }
}

运行以上程序，结果如下：

[写线程]：12:55:45 抢占了 WRITE_LOCK，开始执行 write 操作
[读线程]：12:55:45 获取乐观读的印戳值，获取失败
[读线程]：12:55:45 LOCK 进入过写模式，只能悲观读
[写线程]：12:55:46 释放了 WRITE_LOCK
[读线程]：12:55:46 抢占了 READ_LOCK
[读线程]：12:55:46 释放了 READ_LOCK

6.3 为什么引入StampedLock？

StampedLock是在JDK8中新增的，有了读写锁，为什么还要引入StampedLock呢？

锁	并发度
ReentrantLock	读读互斥，读写互斥，写写互斥
ReentrantReadWriteLock	读读不互斥，读写互斥，写写互斥
StampedLock	读读不互斥，读写不互斥，写写互斥

可以看到，从ReentrantLock到StampedLock，并发度依次提高。
另一方面，因为ReentrantReadWriteLock采用的是“悲观读”的策略，当第一个读线程拿到锁之后，第二个、第三个读线程还可以拿到锁，使得写线程一直拿不到锁，可能导致写线程“饿死”。虽然在其公平或非公平的实现中，都尽量避免这种情形，但还有可能发生。
       StampedLock引入了“乐观读”策略，读的时候不加读锁，读出来发现数据被修改了，再升级为“悲观读”，相当于降低了“读”的地位，把抢锁的天平往“写”的一方倾斜了一下，避免写线程被饿死。