如何實現一個自旋分布式鎖

如何實現一個自旋分布式鎖，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

AQS的全稱為AbstractQueuedSynchronizer，抽象隊列同步器

在ReentrantLock類中，我們來看一下加鎖是怎么來實現的。

private final Sync sync;

public void lock() {sync.lock();}

這個sync就是一個AQS的子類，并且是一個抽象類

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

它的lock()方法是一個抽象方法

abstract void lock();

具體實現sync的是兩個子類，公平鎖類

static final class FairSync extends Sync

和非公平鎖類

static final class NonfairSync extends Sync

這里我們主要以非公平鎖來說明，因為我們平常用的大部分都是非公平鎖，在非公平鎖中，lock()方法的實現如下

final void lock() {
    //AQS的內部方法，無鎖競爭AQS中state的狀態，state的初始值為0，獲得鎖的將0變為1if (compareAndSetState(0, 1))
        //競爭到state為1的將當前線程設為AQS的獨家主線程setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());    else        acquire(1);}

在AbstractQueuedSynchronizer類中

private static final long stateOffset;

在靜態代碼塊中，我們可以看到這個stateOffset取的就是state,并且這個state是多線程可見的volatile。

stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
    (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));

private volatile int state;

protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {// See below for intrinsics setup to support this    return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);}

private transient Thread exclusiveOwnerThread;

protected final void setExclusiveOwnerThread(Thread thread) {exclusiveOwnerThread = thread;}

這里unsafe.compareAndSwapInt()是用C來實現的，我們可以用java來模擬該方法

@Slf4j@Getterpublic class GetState {private AtomicReference<Integer> state = new AtomicReference<>(0);    private boolean lockState() {while (true) {if (state.compareAndSet(0,1)) {return true;            }
        }
    }private void unlockState() {state.set(0);    }@AllArgsConstructor    private static class Task implements Runnable {private GetState getState;        @Override        public void run() {if (getState.lockState()) {log.info(Thread.currentThread().getName() + "獲取鎖");            }
        }
    }public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(16);        GetState state = new GetState();        for (int i = 0;i < 10;i++) {
            service.execute(new Task(state));        }while (state.getState().get() == 1) {
            Thread.sleep(1000);            state.unlockState();        }
        service.shutdown();    }
}

打印日志(每秒打印一條)

15:35:42.953 [pool-1-thread-1] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-1獲取鎖
15:35:43.953 [pool-1-thread-9] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-9獲取鎖
15:35:44.957 [pool-1-thread-5] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-5獲取鎖
15:35:45.962 [pool-1-thread-2] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-2獲取鎖
15:35:46.962 [pool-1-thread-7] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-7獲取鎖
15:35:47.962 [pool-1-thread-3] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-3獲取鎖
15:35:48.967 [pool-1-thread-8] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-8獲取鎖
15:35:49.969 [pool-1-thread-6] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-6獲取鎖
15:35:50.970 [pool-1-thread-4] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-4獲取鎖
15:35:51.971 [pool-1-thread-10] INFO com.guanjian.websocket.tomic.GetState - pool-1-thread-10獲取鎖

Process finished with exit code 0

現在我們可以來寫一個支持自旋的分布式鎖了。

public class SpinDistributedLock {private volatile AtomicReference<Boolean> state = new AtomicReference<>(false);    public  boolean lock(RedisService redisService,String key,String value,int expire) {while (true) {if (state.compareAndSet(false,                    RedisTool.tryGetDistributedLock(redisService,key,value,expire))) {if (state.get()) {return true;                }
            }
        }
    }public void unlock(RedisService redisService,String key,String value) {state.set(!RedisTool.releaseDistributedLock(redisService,key,value));    }
}

常規分布式鎖可以參考采用redis token,分布式鎖的接口冪等性實現

現在我們來進行一個簡單的測試，先不使用分布式鎖

我們在redis中手動設置一個鍵count,0

127.0.0.1:6379> set count 0
OK

我們的目的是累加這個count，但不能讓其超過10

@Servicepublic class NoDistributedTest {@Autowired    private RedisService redisService;    private class Task implements Runnable {@Override        public void run() {if (Integer.valueOf(redisService.get("count")) < 10) {redisService.incr("count");            }
        }
    }@PostConstruct    public void test() {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(16);        for (int i = 0;i < 100000;i++) {
            service.execute(new Task());        }
        service.shutdown();    }
}

我們啟動兩個進程，兩個進程啟動完成后，我們再來看一下該鍵的值。

127.0.0.1:6379> get count
"15"

這個時候我們可以看到，在沒有鎖的情況下，數量超過了10.

現在用分布式鎖來進行測試。

將count鍵重新設為0

127.0.0.1:6379> set count 0
OK

@Slf4j@Servicepublic class DistributedTest {private SpinDistributedLock lock = new SpinDistributedLock();    @Autowired    private RedisService redisService;    private class Task implements Runnable {@Override        public void run() {try {lock.lock(redisService,"countlock","countlock",3);                log.info(Thread.currentThread().getName() + "進入鎖");                if (Integer.valueOf(redisService.get("count")) < 10) {redisService.incr("count");                }
            } finally {lock.unlock(redisService,"countlock","countlock");                log.info(Thread.currentThread().getName() + "釋放鎖");            }
        }
    }@PostConstruct    public void test() {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(16);        for (int i = 0;i < 100000;i++) {
            service.execute(new Task());        }
        service.shutdown();    }
}

同樣啟動兩個進程或者更多進程，啟動完成后，我們來看一下count鍵的值

127.0.0.1:6379> get count
"10"

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