单一JVM同步锁实现
同步锁实现
一、背景
在并发场景下,需要单一线程或限定并发数操作某些逻辑,这时候就需要用到一个锁来保证线程安全。
二、思路
- 使用ConcurrentHashMap实现,但只支持同一个jvm下的线程(暂时满足)
- 使用Semaphore信号量作为锁
- 数量操作都使用java原子操作类,例:AtomicInteger、AtomicLong等
三、实操
构建Key锁对象
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; /**
* key锁对象
*/
public class ThreadData {
private String lockKey;
private Semaphore lock;
//线程id
private long threadId;
//当前线程获取的锁数量
private AtomicInteger acquireNum; // 第一次加锁时间
private Long startTime; public ThreadData(String lockKey, long threadId, AtomicInteger acquireNum) {
this.lockKey = lockKey;
this.threadId = threadId;
this.acquireNum = acquireNum;
this.lock = new Semaphore(acquireNum.get());
this.startTime = System.currentTimeMillis();
} public static ThreadData newInstance(String lockKey, int maxNum) {
return new ThreadData(lockKey, Thread.currentThread().getId(), new AtomicInteger(maxNum));
} /**
* 增加当前线程占用锁的数量
*
* @return
*/
public int incrementAcquireNum() {
return this.acquireNum.incrementAndGet();
} /**
* 减少当前线程锁的占有数量
*
* @return
*/
public int decrementAcquireNum() {
return this.acquireNum.decrementAndGet();
} public long getThreadId() {
return threadId;
} public void setThreadId(long threadId) {
this.threadId = threadId;
} public Integer getAcquireNum() {
return acquireNum.get();
} public void setAcquireNum(Integer acquireNum) {
this.acquireNum.set(acquireNum);
} private Semaphore getLock() {
return lock;
} public Long getStartTime() {
return startTime;
} /**
* 获取锁
*/
public void lock() throws InterruptedException {
getLock().acquire();
} /**
* 在指定时间内获取锁
*
* @param waitTimeout
* @param timeUnit
*/
public Boolean tryLock(int waitTimeout, TimeUnit timeUnit) throws InterruptedException {
return getLock().tryAcquire(waitTimeout, timeUnit);
} /**
* 只有被当前线程持有锁的情况下才能释放锁
*/
public void release() {
lock.release();
}
}
编写同步锁工具类
import com.jravity.jrlive.utils.StringHelper;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.TimeUnit; /**
* 同步锁,ConcurrentHashMap 实现,只支持同一个jvm下的线程
*/
@Slf4j
public class KeyLock { private final static ConcurrentHashMap<String, ThreadData> HAPPY_LOCK_MAP = new ConcurrentHashMap<String, ThreadData>();
private final String lockKey;
//最大并发数
private int maxNum; public KeyLock(String lockKey) {
if (StringHelper.isBlank(lockKey)) {
throw new NullPointerException("lock key can not be null");
}
this.lockKey = lockKey;
maxNum = 1;
} public KeyLock(String lockKey, int maxNum) {
if (StringHelper.isBlank(lockKey)) {
throw new NullPointerException("lock key can not be null");
}
this.lockKey = lockKey;
this.maxNum = maxNum;
} /**
* 获取
* 规定时间内未获取到返回true
*
* @return
* @throws InterruptedException
*/
public Boolean acquire(int waitTimeout, TimeUnit timeUnit) {
ThreadData threadData = ThreadData.newInstance(lockKey, maxNum);
ThreadData threadExistsValue = HAPPY_LOCK_MAP.putIfAbsent(this.lockKey, threadData);
if (threadExistsValue == null) {
threadExistsValue = threadData;
}
try {
return threadExistsValue.tryLock(waitTimeout, timeUnit);
} catch (InterruptedException e) {
log.error(String.format("thread was interrupted ,key=%s threadName=%s", this.lockKey, Thread.currentThread().getName()));
return false;
}
} /**
* 尝试获取锁,不带超时时间
*
* @return
* @throws InterruptedException
*/
public void acquire() throws InterruptedException {
ThreadData threadData = ThreadData.newInstance(lockKey, maxNum);
ThreadData threadExistsValue = HAPPY_LOCK_MAP.putIfAbsent(this.lockKey, threadData);
if (threadExistsValue == null) {
threadExistsValue = threadData;
}
//重置过期时间
threadExistsValue.lock();
} /**
* 释放
* 谁加锁谁释放,可以释放多次.
*/
public void release() {
ThreadData threadData = HAPPY_LOCK_MAP.get(lockKey);
if (threadData == null) {
log.error(String.format("%s 释放数据为空 ", lockKey));
return;
}
threadData.release();
} public static Map<String, ThreadData> getLockMap() {
return HAPPY_LOCK_MAP;
}
}
备:可常用ConcurrentHashMap的putIfAbsent()方法来作为是否有key的标准
四、工具类备注
1、Semaphore(信号量)
白话:Semaphore是一间可以容纳N人的房间,如果人不满就可以进去,如果人满了,就要等待有人出来。对于N=1的情况,称为binary semaphore。一般的用法是,用于限制对于某一资源的同时访问
常见方法:
acquire(获取) 当一个线程调用acquire操作时,它要么通过成功获取信号量(信号量减1),要么一直等下去,直到有线程释放信号量,或超时。
release(释放)实际上会将信号量的值加1,然后唤醒等待的线程
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