几种JAVA细粒度锁的实现方式

 更新时间:2016年05月17日 09:24:47   作者:GameKing  
这篇文章主要为大家详细介绍了几种JAVA细粒度锁的实现方式,感兴趣的小伙伴们可以参考一下

最近在工作上碰见了一些高并发的场景需要加锁来保证业务逻辑的正确性,并且要求加锁后性能不能受到太大的影响。初步的想法是通过数据的时间戳,id等关键字来加锁,从而保证不同类型数据处理的并发性。而java自身api提供的锁粒度太大,很难同时满足这些需求,于是自己动手写了几个简单的扩展...

1. 分段锁

        借鉴concurrentHashMap的分段思想,先生成一定数量的锁,具体使用的时候再根据key来返回对应的lock。这是几个实现里最简单,性能最高,也是最终被采用的锁策略,代码如下:

/**
 * 分段锁,系统提供一定数量的原始锁,根据传入对象的哈希值获取对应的锁并加锁
 * 注意:要锁的对象的哈希值如果发生改变,有可能导致锁无法成功释放!!!
 */
public class SegmentLock<T> {
  private Integer segments = 16;//默认分段数量
  private final HashMap<Integer, ReentrantLock> lockMap = new HashMap<>();

  public SegmentLock() {
    init(null, false);
  }

  public SegmentLock(Integer counts, boolean fair) {
    init(counts, fair);
  }

  private void init(Integer counts, boolean fair) {
    if (counts != null) {
      segments = counts;
    }
    for (int i = 0; i < segments; i++) {
      lockMap.put(i, new ReentrantLock(fair));
    }
  }

  public void lock(T key) {
    ReentrantLock lock = lockMap.get((key.hashCode()>>>1) % segments);
    lock.lock();
  }

  public void unlock(T key) {
    ReentrantLock lock = lockMap.get((key.hashCode()>>>1) % segments);
    lock.unlock();
  }
}

2. 哈希锁

        上述分段锁的基础上发展起来的第二种锁策略,目的是实现真正意义上的细粒度锁。每个哈希值不同的对象都能获得自己独立的锁。在测试中,在被锁住的代码执行速度飞快的情况下,效率比分段锁慢 30% 左右。如果有长耗时操作,感觉表现应该会更好。代码如下:

public class HashLock<T> {
  private boolean isFair = false;
  private final SegmentLock<T> segmentLock = new SegmentLock<>();//分段锁
  private final ConcurrentHashMap<T, LockInfo> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();

  public HashLock() {
  }

  public HashLock(boolean fair) {
    isFair = fair;
  }

  public void lock(T key) {
    LockInfo lockInfo;
    segmentLock.lock(key);
    try {
      lockInfo = lockMap.get(key);
      if (lockInfo == null) {
        lockInfo = new LockInfo(isFair);
        lockMap.put(key, lockInfo);
      } else {
        lockInfo.count.incrementAndGet();
      }
    } finally {
      segmentLock.unlock(key);
    }
    lockInfo.lock.lock();
  }

  public void unlock(T key) {
    LockInfo lockInfo = lockMap.get(key);
    if (lockInfo.count.get() == 1) {
      segmentLock.lock(key);
      try {
        if (lockInfo.count.get() == 1) {
          lockMap.remove(key);
        }
      } finally {
        segmentLock.unlock(key);
      }
    }
    lockInfo.count.decrementAndGet();
    lockInfo.unlock();
  }

  private static class LockInfo {
    public ReentrantLock lock;
    public AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);

    private LockInfo(boolean fair) {
      this.lock = new ReentrantLock(fair);
    }

    public void lock() {
      this.lock.lock();
    }

    public void unlock() {
      this.lock.unlock();
    }
  }
}

3. 弱引用锁

        哈希锁因为引入的分段锁来保证锁创建和销毁的同步,总感觉有点瑕疵,所以写了第三个锁来寻求更好的性能和更细粒度的锁。这个锁的思想是借助java的弱引用来创建锁,把锁的销毁交给jvm的垃圾回收,来避免额外的消耗。

        有点遗憾的是因为使用了ConcurrentHashMap作为锁的容器,所以没能真正意义上的摆脱分段锁。这个锁的性能比 HashLock 快10% 左右。锁代码:

/**
 * 弱引用锁,为每个独立的哈希值提供独立的锁功能
 */
public class WeakHashLock<T> {
  private ConcurrentHashMap<T, WeakLockRef<T, ReentrantLock>> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();
  private ReferenceQueue<ReentrantLock> queue = new ReferenceQueue<>();

  public ReentrantLock get(T key) {
    if (lockMap.size() > 1000) {
      clearEmptyRef();
    }
    WeakReference<ReentrantLock> lockRef = lockMap.get(key);
    ReentrantLock lock = (lockRef == null ? null : lockRef.get());
    while (lock == null) {
      lockMap.putIfAbsent(key, new WeakLockRef<>(new ReentrantLock(), queue, key));
      lockRef = lockMap.get(key);
      lock = (lockRef == null ? null : lockRef.get());
      if (lock != null) {
        return lock;
      }
      clearEmptyRef();
    }
    return lock;
  }

  @SuppressWarnings("unchecked")
  private void clearEmptyRef() {
    Reference<? extends ReentrantLock> ref;
    while ((ref = queue.poll()) != null) {
      WeakLockRef<T, ? extends ReentrantLock> weakLockRef = (WeakLockRef<T, ? extends ReentrantLock>) ref;
      lockMap.remove(weakLockRef.key);
    }
  }

  private static final class WeakLockRef<T, K> extends WeakReference<K> {
    final T key;

    private WeakLockRef(K referent, ReferenceQueue<? super K> q, T key) {
      super(referent, q);
      this.key = key;
    }
  }
}
 

后记

    最开始想借助 locksupport 和 AQS 来实现细粒度锁,写着写着发现正在实现的东西和java 原生的锁区别不大,于是放弃改为对java自带锁的封装,浪费了不少时间。

    实际上在实现了这些细粒度锁之后,又有了新的想法,比如可以通过分段思想将数据提交给专门的线程来处理,可以减少大量线程的阻塞时间,留待日后探索...

相关文章

  • 解决mybatis竟然报Invalid value for getInt()的问题

    解决mybatis竟然报Invalid value for getInt()的问题

    使用mybatis遇到一个非常奇葩的问题,总是报Invalid value for getInt()的问题,怎么解决呢?下面小编通过场景分析给大家代来了mybatis报Invalid value for getInt()的解决方法,感兴趣的朋友参考下吧
    2021-10-10
  • 浅谈java7增强的try语句关闭资源

    浅谈java7增强的try语句关闭资源

    下面小编就为大家带来一篇浅谈java7增强的try语句关闭资源。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-06-06
  • 利用Sharding-Jdbc进行分库分表的操作代码

    利用Sharding-Jdbc进行分库分表的操作代码

    sharding-jdbc是一个分布式的关系型数据库中间件,今天通过本文给大家介绍利用Sharding-Jdbc进行分库分表的操作代码,代码简单易懂对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧
    2022-01-01
  • SpringBoot静态资源CSS等修改后再运行无效的解决

    SpringBoot静态资源CSS等修改后再运行无效的解决

    这篇文章主要介绍了SpringBoot静态资源CSS等修改后再运行无效的解决方案,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2021-12-12
  • 了解java中的Clojure如何抽象并发性和共享状态

    了解java中的Clojure如何抽象并发性和共享状态

    Clojure是一种运行在Java平台上的 Lisp 方言,Lisp是一种以表达性和功能强大著称的编程语言,但人们通常认为它不太适合应用于一般情况,而Clojure的出现彻底改变了这一现状。,需要的朋友可以参考下
    2019-06-06
  • Java实现AWT四大事件的详细过程

    Java实现AWT四大事件的详细过程

    AWT的事件处理是一种委派式事件处理方式:普通组件(事件源)将整个事件处理委托给特定的对象(事件监听器);当该事件源发生指定的事件时,就通知所委托的事件监听器,由事件监听器来处理这个事件
    2022-04-04
  • MyBatis-Plus动态表名使用selectPage方法不生效问题解析与解决方案

    MyBatis-Plus动态表名使用selectPage方法不生效问题解析与解决方案

    MyBatis-Plus是MyBatis的增强工具,动态表名是MyBatis-Plus的一个重要功能之一,一些开发者在使用selectPage方法时可能会遇到动态表名不生效的问题,本文将深入分析这个问题的原因,并提供相应的解决方案,需要的朋友可以参考下
    2023-12-12
  • JAVA实现长连接(含心跳检测Demo)

    JAVA实现长连接(含心跳检测Demo)

    这篇文章主要介绍了JAVA实现长连接(含心跳检测Demo),文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2019-10-10
  • MyBatis执行SQL的两种方式小结

    MyBatis执行SQL的两种方式小结

    本文主要介绍了MyBatis执行SQL的两种方式小结,主要包括SqlSession 发送SQL和SqlSession获取Mapper接口,通过Mapper接口发送SQL,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下
    2023-10-10
  • Java核心编程之文件随机读写类RandomAccessFile详解

    Java核心编程之文件随机读写类RandomAccessFile详解

    这篇文章主要为大家详细介绍了Java核心编程之文件随机读写类RandomAccessFile,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2017-08-08

最新评论