• 《自己动手写框架4》:分布式锁的简单实现


    分布式锁在分布式应用其中是要经经常使用到的,主要是解决分布式资源訪问冲突的问题。  一開始考虑採用ReentrantLock来实现,可是实际上去实现的时候。是有问题的,ReentrantLock的lock和unlock要求必须是在同一线程进行,而分布式应用中,lock和unlock是两次不相关的请求。因此肯定不是同一线程,因此导致无法使用ReentrantLock。


    接下来就考虑採用自己做个状态来进行锁状态的记录,结果发现总是死锁。细致一看代码,能不锁死么。

    public synchronized void lock(){
        while(lock){
            Thread.sleep(1);
        }
        lock=true;
    ...
    }
    
    public synchronized void unlock(){
        lock=false;
    ...
    }


    第一个请求要求获得锁。好么。给他个锁定状态,然后他拿着锁去干活了。
    这个时候,第二个请求也要求锁,OK,他在lock中等待解锁。
    第一个干完活了,过来还锁了,这个时候悲催了,由于。他进不了unlock方法了。


    可能有人会问,为什么採用while。而不是採用wait...notify?这个问题留一下。看看有人能给出来不?
    总之。上面的方安案流产了。


    相同。不把synchronized 放在方法上,直接放在方法里放个同步对象能够不??道理是一样的。也会发生上面一样的死锁。
    到此为止前途一片黑暗。
    @沈学良 同学的http://my.oschina.net/shenxueliang/blog/135865写了一个用zk做的同布锁,感觉还是比較复杂的且存疑。

    自己做不出来吧。又不死心。


    再来看看Lock的接口,想了一下,不遵守Lock的接口了。编写了以下的接口。


    public interface DistributedLock extends RemoteObject {
    
        long lock() throws RemoteException, TimeoutException;
    
        long tryLock(long time, TimeUnit unit) throws RemoteException, TimeoutException;
    
        void unlock(long token) throws RemoteException;
    
    }


    呵呵,眼尖的同学可能已经发现不同了。



    lock方法添加了个long返回值。tryLock方法,返回的也不是boolean。也是long,unlock方法多了一个long參数型參数,呵呵。技巧就在这里了。



    public class DistributedLockImpl extends UnicastRemoteObject implements DistributedLock {
        /**
         * 超时单位
         */
        private TimeUnit lockTimeoutUnit = TimeUnit.SECONDS;
        /**
         * 锁的令牌
         */
        private volatile long token = 0;
        /**
         * 同步对象
         */
        byte[] lock = new byte[0];
        /**
         * 默认永不超时
         */
        long lockTimeout = 60 * 60;//默认超时3600秒
        long beginLockTime;//获取令牌时间。单位毫秒
    
    
        public DistributedLockImpl() throws RemoteException {
            super();
        }
    
    
        /**
         * @param lockTimeout 锁超时时间。假设加锁的对象不解锁,超时之后自己主动解锁
         * @param lockTimeoutUnit 
         * @throws RemoteException
         */
        public DistributedLockImpl(long lockTimeout, TimeUnit lockTimeoutUnit) throws RemoteException {
            super();
            this.lockTimeout = lockTimeout;
            this.lockTimeoutUnit = this.lockTimeoutUnit;
        }
        public long lock() throws TimeoutException {
            return tryLock(0, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
        private boolean isLockTimeout() {
            if (lockTimeout <= 0) {
                return false;
            }
            return (System.currentTimeMillis() - beginLockTime) < lockTimeoutUnit.toMillis(lockTimeout);
        }
        private long getToken() {
            beginLockTime = System.currentTimeMillis();
            token = System.nanoTime();
            return token;
        }
        public long tryLock(long time, TimeUnit unit) throws TimeoutException {
            synchronized (lock) {
                long startTime = System.nanoTime();
                while (token != 0 && isLockTimeout()) {
                    try {
                        if (time > 0) {
                            long endTime = System.nanoTime();
                            if (endTime - startTime >= unit.toMillis(time)) {
                                throw new TimeoutException();
                            }
                        }
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        //DO Noting
                    }
                }
                return getToken();
            }
        }
        public void unlock(long token) {
            if (this.token != 0 && token == this.token) {
                this.token = 0;
            } else {
                throw new RuntimeException("令牌" + token + "无效.");
            }
        }
    }



    以下对代码进行一下解说。



    上面的代码提供了,永远等待的获取锁的lock方法和假设在指定的时间获取锁失败就获得超时异常的tryLock方法,另外另一个unlock方法。
    技术的关键点实际上就是在token上,上面的实现。有一个主要的假设,就是两次远程调用之间的时间不可能在1纳秒之内完毕。

    因此,每次锁的操作都会返回一个长整型的令牌,就是当时执行时间的纳秒数。下次解锁必须用获得的令牌进行解锁,才干够成功。如此,解锁就不用加入同步操作了,从而解决掉上面死锁的问题。
    实际上,没有令牌也是能够的,可是那样就会导致a获取了锁,可是b执行unlock也会成功解锁。是不安全的。而加入令牌。就能够保证仅仅有加锁者才干够解锁。
    以下是測试代码:

    public class TestDLock {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            RmiServer rmiServer = new LocalRmiServer();
            DistributedLockImpl distributedLock = new DistributedLockImpl();
            rmiServer.registerRemoteObject("lock1", distributedLock);
            MultiThreadProcessor processor = new MultiThreadProcessor("aa");
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                processor.addProcessor(new RunLock("aa" + i));
            }
            long s = System.currentTimeMillis();
            processor.start();
            long e = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(e - s);
            rmiServer.unexportObject(distributedLock);
        }
    }
    
    class RunLock extends AbstractProcessor {
        public RunLock(String name) {
            super(name);
        }
    
        @Override
        protected void action() throws Exception {
            try {
                RmiServer client = new RemoteRmiServer();
                DistributedLock lock = client.getRemoteObject("lock1");
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    long token = lock.lock();
                    lock.unlock(token);
                }
                System.out.println("end-" + Thread.currentThread().getId());
            } catch (RemoteException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }



    执行情况:

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    25
    26
    27
    -0    [main] INFO   - 线程组<aa>执行開始,线程数8...
    -3    [aa-aa0] INFO   - 线程<aa-aa0>执行開始...
    -3    [aa-aa1] INFO   - 线程<aa-aa1>执行開始...
    -3    [aa-aa2] INFO   - 线程<aa-aa2>执行開始...
    -3    [aa-aa3] INFO   - 线程<aa-aa3>执行開始...
    -3    [aa-aa4] INFO   - 线程<aa-aa4>执行開始...
    -4    [aa-aa5] INFO   - 线程<aa-aa5>执行開始...
    -4    [aa-aa6] INFO   - 线程<aa-aa6>执行開始...
    -8    [aa-aa7] INFO   - 线程<aa-aa7>执行開始...
    end-19
    -9050 [aa-aa3] INFO   - 线程<aa-aa3>执行结束
    end-17
    -9052 [aa-aa1] INFO   - 线程<aa-aa1>执行结束
    end-20
    -9056 [aa-aa4] INFO   - 线程<aa-aa4>执行结束
    end-16
    -9058 [aa-aa0] INFO   - 线程<aa-aa0>执行结束
    end-21
    -9059 [aa-aa5] INFO   - 线程<aa-aa5>执行结束
    end-26
    -9063 [aa-aa7] INFO   - 线程<aa-aa7>执行结束
    end-18
    -9064 [aa-aa2] INFO   - 线程<aa-aa2>执行结束
    end-22
    -9065 [aa-aa6] INFO   - 线程<aa-aa6>执行结束
    -9066 [main] INFO   - 线程组<aa>执行结束, 用时:9065ms
    9069


    也就是9069ms中执行了8000次锁定及解锁操作。
    小结:
    上面的分布式锁实现方案,综合考虑了实现简单,锁安全,锁超时等因素。

    实际測试,大概900到1000次获取锁和释放锁操作每秒,能够满足大多数应用要求。


     

    欢迎訪问开源技术社区:http://bbs.tinygroup.org

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