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简单注解实现集群同步锁(spring+redis+注解)

2024-07-13 10:03:18
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来源:转载
供稿:网友

互联网面试的时候,是不是面试官常问一个问题如何保证集群环境下数据操作并发问题,常用的synchronized肯定是无法满足了,或许你可以借助for update对数据加锁。本文的最终解决方式你只要在方法上加一个@P4jSyn注解就能保证集群环境下同synchronized的效果,且锁的key可以任意指定。本注解还支持了锁的超时机制。

本文需要对Redis、spring和spring-data-redis有一定的了解。当然你可以借助本文的思路对通过注解对方法返回数据进行缓存,类似com.google.code.simple-spring-memcached的@ReadThroughSingleCache。

第一步:  介绍两个自定义注解P4jSyn、P4jSynKey

P4jSyn:必选项,标记在方法上,表示需要对该方法加集群同步锁;

P4jSynKey:可选项,加在方法参数上,表示以方法某个参数作为锁的key,用来保证更多的坑,P4jSynKey并不是强制要添加的,当没有P4jSynKey标记的情况下只会以P4jSyn的synKey作为锁key。

package com.yaoguoyin.redis.lock; import java.lang.annotation.ElementType; import java.lang.annotation.Inherited; import java.lang.annotation.Retention; import java.lang.annotation.RetentionPolicy; import java.lang.annotation.Target; /**  * <b>同步锁:</b><br/>  * 主要作用是在服务器集群环境下保证方法的synchronize;<br/>  * 标记在方法上,使该方法的执行具有互斥性,并不保证并发执行方法的先后顺序;<br/>  * 如果原有“A任务”获取锁后任务执行时间超过最大允许持锁时间,且锁被“B任务”获取到,在“B任务”成功货物锁会并不会终止“A任务”的执行;<br/>  * <br/>  * <b>注意:</b><br/>  * 使用过程中需要注意keepMills、toWait、sleepMills、maxSleepMills等参数的场景使用;<br/>  * 需要安装redis,并使用spring和spring-data-redis等,借助redis NX等方法实现。  *  * @see com.yaoguoyin.redis.lock.P4jSynKey  * @see com.yaoguoyin.redis.lock.RedisLockAspect  *  * @author partner4java  *  */ @Target({ ElementType.METHOD }) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited public @interface P4jSyn {  /**  * 锁的key<br/>  * 如果想增加坑的个数添加非固定锁,可以在参数上添加@P4jSynKey注解,但是本参数是必写选项<br/>  * redis key的拼写规则为 "RedisSyn+" + synKey + @P4jSynKey<br/>  *  */  String synKey();  /**  * 持锁时间,超时时间,持锁超过此时间自动丢弃锁<br/>  * 单位毫秒,默认20秒<br/>  * 如果为0表示永远不释放锁,在设置为0的情况下toWait为true是没有意义的<br/>  * 但是没有比较强的业务要求下,不建议设置为0  */  long keepMills() default 20 * 1000;  /**  * 当获取锁失败,是继续等待还是放弃<br/>  * 默认为继续等待  */  boolean toWait() default true;  /**  * 没有获取到锁的情况下且toWait()为继续等待,睡眠指定毫秒数继续获取锁,也就是轮训获取锁的时间<br/>  * 默认为10毫秒  *  * @return  */  long sleepMills() default 10;  /**  * 锁获取超时时间:<br/>  * 没有获取到锁的情况下且toWait()为true继续等待,最大等待时间,如果超时抛出  * {@link java.util.concurrent.TimeoutException.TimeoutException}  * ,可捕获此异常做相应业务处理;<br/>  * 单位毫秒,默认一分钟,如果设置为0即为没有超时时间,一直获取下去;  *  * @return  */  long maxSleepMills() default 60 * 1000; } 
package com.yaoguoyin.redis.lock; import java.lang.annotation.ElementType; import java.lang.annotation.Inherited; import java.lang.annotation.Retention; import java.lang.annotation.RetentionPolicy; import java.lang.annotation.Target; /**  * <b>同步锁 key</b><br/>  * 加在方法的参数上,指定的参数会作为锁的key的一部分  *  * @author partner4java  *  */ @Target({ ElementType.PARAMETER }) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited public @interface P4jSynKey {  /**  * key的拼接顺序  *  * @return  */  int index() default 0; } 

这里就不再对两个注解进行使用上的解释了,因为注释已经说明的很详细了。

使用示例:

package com.yaoguoyin.redis.lock; import org.springframework.stereotype.Component; @Component public class SysTest {  private static int i = 0;  @P4jSyn(synKey = "12345")  public void add(@P4jSynKey(index = 1) String key, @P4jSynKey(index = 0) int key1) {  i++;  System.out.println("i=-===========" + i);  } } 

第二步:切面编程

在不影响原有代码的前提下,保证执行同步,目前最直接的方式就是使用切面编程

package com.yaoguoyin.redis.lock; import java.lang.annotation.Annotation; import java.lang.reflect.Method; import java.util.SortedMap; import java.util.TreeMap; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.TimeoutException; import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint; import org.aspectj.lang.annotation.Around; import org.aspectj.lang.annotation.Aspect; import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier; import org.springframework.data.redis.core.BoundValueOperations; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; /**  * 锁的切面编程<br/>  * 针对添加@RedisLock 注解的方法进行加锁  *  * @see com.yaoguoyin.redis.lock.P4jSyn  *  * @author partner4java  *  */ @Aspect public class RedisLockAspect {  @Autowired  @Qualifier("redisTemplate")  private RedisTemplate<String, Long> redisTemplate;  @Around("execution(* com.yaoguoyin..*(..)) && @annotation(com.yaoguoyin.redis.lock.P4jSyn)")  public Object lock(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {  P4jSyn lockInfo = getLockInfo(pjp);  if (lockInfo == null) {   throw new IllegalArgumentException("配置参数错误");  }  String synKey = getSynKey(pjp, lockInfo.synKey());  if (synKey == null || "".equals(synKey)) {   throw new IllegalArgumentException("配置参数synKey错误");  }  boolean lock = false;  Object obj = null;  try {   // 超时时间   long maxSleepMills = System.currentTimeMillis() + lockInfo.maxSleepMills();   while (!lock) {   long keepMills = System.currentTimeMillis() + lockInfo.keepMills();   lock = setIfAbsent(synKey, keepMills);   // 得到锁,没有人加过相同的锁   if (lock) {    obj = pjp.proceed();   }   // 锁设置了没有超时时间   else if (lockInfo.keepMills() <= 0) {    // 继续等待获取锁    if (lockInfo.toWait()) {    // 如果超过最大等待时间抛出异常    if (lockInfo.maxSleepMills() > 0 && System.currentTimeMillis() > maxSleepMills) {     throw new TimeoutException("获取锁资源等待超时");    }    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(lockInfo.sleepMills());    } else {    break;    }   }   // 已过期,并且getAndSet后旧的时间戳依然是过期的,可以认为获取到了锁   else if (System.currentTimeMillis() > getLock(synKey) && (System.currentTimeMillis() > getSet(synKey, keepMills))) {    lock = true;    obj = pjp.proceed();   }   // 没有得到任何锁   else {    // 继续等待获取锁    if (lockInfo.toWait()) {    // 如果超过最大等待时间抛出异常    if (lockInfo.maxSleepMills() > 0 && System.currentTimeMillis() > maxSleepMills) {     throw new TimeoutException("获取锁资源等待超时");    }    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(lockInfo.sleepMills());    }    // 放弃等待    else {    break;    }   }   }  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();   throw e;  } finally {   // 如果获取到了锁,释放锁   if (lock) {   releaseLock(synKey);   }  }  return obj;  }  /**  * 获取包括方法参数上的key<br/>  * redis key的拼写规则为 "RedisSyn+" + synKey + @P4jSynKey  *  */  private String getSynKey(ProceedingJoinPoint pjp, String synKey) {  try {   synKey = "RedisSyn+" + synKey;   Object[] args = pjp.getArgs();   if (args != null && args.length > 0) {   MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();   Annotation[][] paramAnnotationArrays = methodSignature.getMethod().getParameterAnnotations();   SortedMap<Integer, String> keys = new TreeMap<Integer, String>();    for (int ix = 0; ix < paramAnnotationArrays.length; ix++) {    P4jSynKey p4jSynKey = getAnnotation(P4jSynKey.class, paramAnnotationArrays[ix]);    if (p4jSynKey != null) {    Object arg = args[ix];    if (arg != null) {     keys.put(p4jSynKey.index(), arg.toString());    }    }   }   if (keys != null && keys.size() > 0) {    for (String key : keys.values()) {    synKey = synKey + key;    }   }   }   return synKey;  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  }  return null;  }  @SuppressWarnings("unchecked")  private static <T extends Annotation> T getAnnotation(final Class<T> annotationClass, final Annotation[] annotations) {  if (annotations != null && annotations.length > 0) {   for (final Annotation annotation : annotations) {   if (annotationClass.equals(annotation.annotationType())) {    return (T) annotation;   }   }  }  return null;  }  /**  * 获取RedisLock注解信息  */  private P4jSyn getLockInfo(ProceedingJoinPoint pjp) {  try {   MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) pjp.getSignature();   Method method = methodSignature.getMethod();   P4jSyn lockInfo = method.getAnnotation(P4jSyn.class);   return lockInfo;  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  }  return null;  }  public BoundValueOperations<String, Long> getOperations(String key) {  return redisTemplate.boundValueOps(key);  }  /**  * Set {@code value} for {@code key}, only if {@code key} does not exist.  * <p>  * See http://redis.io/commands/setnx  *  * @param key  *  must not be {@literal null}.  * @param value  *  must not be {@literal null}.  * @return  */  public boolean setIfAbsent(String key, Long value) {  return getOperations(key).setIfAbsent(value);  }  public long getLock(String key) {  Long time = getOperations(key).get();  if (time == null) {   return 0;  }  return time;  }  public long getSet(String key, Long value) {  Long time = getOperations(key).getAndSet(value);  if (time == null) {   return 0;  }  return time;  }  public void releaseLock(String key) {  redisTemplate.delete(key);  } } 

RedisLockAspect会对添加注解的方法进行特殊处理,具体可看lock方法。

大致思路就是:

1、首选借助redis本身支持对应的setIfAbsent方法,该方法的特点是如果redis中已有该数据不保存返回false,不存该数据保存返回true;

2、如果setIfAbsent返回true标识拿到同步锁,可进行操作,操作后并释放锁;

3、如果没有通过setIfAbsent拿到数据,判断是否对锁设置了超时机制,没有设置判断是否需要继续等待;

4、判断是否锁已经过期,需要对(System.currentTimeMillis() > getLock(synKey) && (System.currentTimeMillis() > getSet(synKey, keepMills)))进行细细的揣摩一下,getSet可能会改变了其他人拥有锁的超时时间,但是几乎可以忽略;

5、没有得到任何锁,判断继续等待还是退出。

第三步:spring的基本配置

#*****************jedis连接参数设置*********************#  #redis服务器ip # redis.hostName=127.0.0.1  #redis服务器端口号# redis.port=6379  #redis服务器外部访问密码 redis.password=XXXXXXXXXX  #************************jedis池参数设置*******************#  #jedis的最大分配对象# jedis.pool.maxActive=1000  jedis.pool.minIdle=100  #jedis最大保存idel状态对象数 # jedis.pool.maxIdle=1000  #jedis池没有对象返回时,最大等待时间 # jedis.pool.maxWait=5000  #jedis调用borrowObject方法时,是否进行有效检查# jedis.pool.testOnBorrow=true  #jedis调用returnObject方法时,是否进行有效检查 # jedis.pool.testOnReturn=true 
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns:jee="http://www.springframework.org/schema/jee"xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"xmlns:redis="http://www.springframework.org/schema/redis" xmlns:cache="http://www.springframework.org/schema/cache" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans  http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.2.xsd  http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.2.xsd  http://www.springframework.org/schema/aop  http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.1.xsd  http://www.springframework.org/schema/redis  http://www.springframework.org/schema/redis/spring-redis.xsd http://www.springframework.org/schema/cache  http://www.springframework.org/schema/cache/spring-cache.xsd">  <!-- 开启注解 -->  <aop:aspectj-autoproxy />  <bean class="com.yaoguoyin.redis.lock.RedisLockAspect" />  <!-- 扫描注解包范围 -->  <context:component-scan base-package="com.yaoguoyin" />  <!-- 引入redis配置 -->  <context:property-placeholder location="classpath:config.properties" />  <!-- 连接池 -->  <bean id="poolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">  <property name="minIdle" value="${jedis.pool.minIdle}" />  <property name="maxIdle" value="${jedis.pool.maxIdle}" />  <property name="maxWaitMillis" value="${jedis.pool.maxWait}" />  </bean>  <!-- p:password="${redis.pass}" -->  <bean id="redisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory" p:host-name="${redis.hostName}" p:port="${redis.port}"  p:password="${redis.password}" p:pool-config-ref="poolConfig" />  <!-- 类似于jdbcTemplate -->  <bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate" p:connection-factory-ref="redisConnectionFactory" /> </beans> 

redis的安装本文就不再说明。

测试

package com.yaoguoyin.redis; import org.junit.runner.RunWith; import org.springframework.test.context.ContextConfiguration; import org.springframework.test.context.junit4.AbstractJUnit4SpringContextTests; import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner; @RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class) @ContextConfiguration(locations = { "classpath:META-INF/spring/redis.xml" }) public class BaseTest extends AbstractJUnit4SpringContextTests { } 
package com.yaoguoyin.redis.lock; import java.util.concurrent.TimeUnit; import org.junit.Test; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import com.yaoguoyin.redis.BaseTest; public class RedisTest extends BaseTest {  @Autowired  private SysTest sysTest;  @Test  public void testHello() throws InterruptedException {  for (int i = 0; i < 100; i++) {   new Thread(new Runnable() {   @Override   public void run() {    try {    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);    } catch (InterruptedException e) {    e.printStackTrace();    }    sysTest.add("xxxxx", 111111);   }   }).start();  }  TimeUnit.SECONDS.sleep(20);  }  @Test  public void testHello2() throws InterruptedException{  sysTest.add("xxxxx", 111111);  TimeUnit.SECONDS.sleep(10);  } } 

你可以对

void com.yaoguoyin.redis.lock.SysTest.add(@P4jSynKey(index=1) String key, @P4jSynKey(index=0) int key1)

去除注解@P4jSyn进行测试对比。

ps:本demo的执行性能取决于redis和Java交互距离;成千山万单锁并发建议不要使用这种形式,直接通过redis等解决,本demo只解决小并发不想耦合代码的形式。

以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,同时也希望多多支持VeVb武林网!


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