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java程序员进阶:详解多线程之分布式锁及其实现方式,mysql面试题及答案2019

2021/12/23 12:51:27

注意:这只是使用基于数据库的一种方法,使用数据库实现分布式锁还有很多其他的玩法!

使用基于数据库的这种实现方式很简单,但是对于分布式锁应该具备的条件来说,它有一些问题需要解决及优化:

  1. 因为是基于数据库实现的,数据库的可用性和性能将直接影响分布式锁的可用性及性能,所以,数据库需要双机部署、数据同步、主备切换;

  2. 不具备可重入的特性,因为同一个线程在释放锁之前,行数据一直存在,无法再次成功插入数据,所以,需要在表中新增一列,用于记录当前获取到锁的机器和线程信息,在再次获取锁的时候,先查询表中机器和线程信息是否和当前机器和线程相同,若相同则直接获取锁;

  3. 没有锁失效机制,因为有可能出现成功插入数据后,服务器宕机了,对应的数据没有被删除,当服务恢复后一直获取不到锁,所以,需要在表中新增一列,用于记录失效时间,并且需要有定时任务清除这些失效的数据;

  4. 不具备阻塞锁特性,获取不到锁直接返回失败,所以需要优化获取逻辑,循环多次去获取。

  5. 在实施的过程中会遇到各种不同的问题,为了解决这些问题,实现方式将会越来越复杂;依赖数据库需要一定的资源开销,性能问题需要考虑。

五、基于Redis的实现方式

=================================================================================

1、选用Redis实现分布式锁原因:

(1)Redis有很高的性能;

(2)Redis命令对此支持较好,实现起来比较方便

2、使用命令介绍:

(1)SETNX

SETNX key val:当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0。

(2)expire

expire key timeout:为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。

(3)delete

delete key:删除key

在使用Redis实现分布式锁的时候,主要就会使用到这三个命令。

3、实现思想:

(1)获取锁的时候,使用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间,超过该时间则自动释放锁,锁的value值为一个随机生成的UUID,通过此在释放锁的时候进行判断。

(2)获取锁的时候还设置一个获取的超时时间,若超过这个时间则放弃获取锁。

(3)释放锁的时候,通过UUID判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。

4、 分布式锁的简单实现代码:

/**

  • 分布式锁的简单实现代码

  • Created by liuyang on 2017/4/20.

*/

public class DistributedLock {

private final JedisPool jedisPool;

public DistributedLock(JedisPool jedisPool) {

this.jedisPool = jedisPool;

}

/**

  • 加锁

  • @param lockName 锁的key

  • @param acquireTimeout 获取超时时间

  • @param timeout 锁的超时时间

  • @return 锁标识

*/

public String lockWithTimeout(String lockName, long acquireTimeout, long timeout) {

Jedis conn = null;

String retIdentifier = null;

try {

// 获取连接

conn = jedisPool.getResource();

// 随机生成一个value

String identifier = UUID.randomUUID().toString();

// 锁名,即key值

String lockKey = “lock:” + lockName;

// 超时时间,上锁后超过此时间则自动释放锁

int lockExpire = (int) (timeout / 1000);

// 获取锁的超时时间,超过这个时间则放弃获取锁

long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;

while (System.currentTimeMillis() < end) {

if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {

conn.expire(lockKey, lockExpire);

// 返回value值,用于释放锁时间确认

retIdentifier = identifier;

return retIdentifier;

}

// 返回-1代表key没有设置超时时间,为key设置一个超时时间

if (conn.ttl(lockKey) == -1) {

conn.expire(lockKey, lockExpire);

}

try {

Thread.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

Thread.currentThread().interrupt();

}

}

} catch (JedisException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

if (conn != null) {

conn.close();

}

}

return retIdentifier;

}

/**

  • 释放锁

  • @param lockName 锁的key

  • @param identifier 释放锁的标识

  • @return

*/

public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {

Jedis conn = null;

String lockKey = “lock:” + lockName;

boolean retFlag = false;

try {

conn = jedisPool.getResource();

while (true) {

// 监视lock,准备开始事务

conn.watch(lockKey);

// 通过前面返回的value值判断是不是该锁,若是该锁,则删除,释放锁

if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) {

Transaction transaction = conn.multi();

transaction.del(lockKey);

List results = transaction.exec();

if (results == null) {

continue;

}

retFlag = true;

}

conn.unwatch();

break;

}

} catch (JedisException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

if (conn != null) {

conn.close();

}

}

return retFlag;

}

}

5、测试刚才实现的分布式锁

例子中使用50个线程模拟秒杀一个商品,使用–运算符来实现商品减少,从结果有序性就可以看出是否为加锁状态。

模拟秒杀服务,在其中配置了jedis线程池,在初始化的时候传给分布式锁,供其使用。

/**

  • Created by liuyang on 2017/4/20.

*/

public class Service {

private static JedisPool pool = null;

private DistributedLock lock = new DistributedLock(pool);

int n = 500;

static {

JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();

// 设置最大连接数

config.setMaxTotal(200);

// 设置最大空闲数

config.setMaxIdle(8);

// 设置最大等待时间

config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);

// 在borrow一个jedis实例时,是否需要验证,若为true,则所有jedis实例均是可用的

config.setTestOnBorrow(true);

pool = new JedisPool(config, “127.0.0.1”, 6379, 3000);

}

public void seckill() {

// 返回锁的value值,供释放锁时候进行判断

String identifier = lock.lockWithTimeout(“resource”, 5000, 1000);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “获得了锁”);

System.out.println(–n);

lock.releaseLock(“resource”, identifier);

}

}

模拟线程进行秒杀服务:

public class ThreadA extends Thread {

private Service service;

public ThreadA(Service service) {

this.service = service;

}

@Override

public void run() {

service.seckill();

}

}

public class Test {

public static void main(String[] args) {

Service service = new Service();

for (int i = 0; i < 50; i++) {

ThreadA threadA = new ThreadA(service);

threadA.start();

}

}

}

结果如下,结果为有序的:

![java程序员进阶:详解多线程之分布式锁及其实现方式](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/16538122-a9ab1e2

《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSmxTbFJ1cmN1R2dB】 完整内容开源分享

eb3d6414f?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

若注释掉使用锁的部分:

public void seckill() {

// 返回锁的value值,供释放锁时候进行判断

//String indentifier = lock.lockWithTimeout(“resource”, 5000, 1000);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “获得了锁”);

System.out.println(–n);

//lock.releaseLock(“resource”, indentifier);

}

从结果可以看出,有一些是异步进行的:

java程序员进阶:详解多线程之分布式锁及其实现方式

六,基于ZooKeeper的实现方式

=====================================================================================

ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件,它内部是一个分层的文件系统目录树结构,规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下:

(1)创建一个目录mylock;

lockWithTimeout(“resource”, 5000, 1000);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “获得了锁”);

System.out.println(–n);

//lock.releaseLock(“resource”, indentifier);

}

从结果可以看出,有一些是异步进行的:

[外链图片转存中…(img-4EOBQULS-1640234681126)]

六,基于ZooKeeper的实现方式

=====================================================================================

ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件,它内部是一个分层的文件系统目录树结构,规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下:

(1)创建一个目录mylock;