如何实现一个自旋分布式锁

如何实现一个自旋分布式锁，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

AQS的全称为AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器

在ReentrantLock类中，我们来看一下加锁是怎么来实现的。

private final Sync sync;

public void lock() {sync.lock();}

这个sync就是一个AQS的子类，并且是一个抽象类

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer

它的lock()方法是一个抽象方法

abstract void lock();

具体实现sync的是两个子类，公平锁类

static final class FairSync extends Sync

和非公平锁类

static final class NonfairSync extends Sync

这里我们主要以非公平锁来说明，因为我们平常用的大部分都是非公平锁，在非公平锁中，lock()方法的实现如下

final void lock() {
    //AQS的内部方法，无锁竞争AQS中state的状态，state的初始值为0，获得锁的将0变为1if (compareAndSetState(0, 1))
        //竞争到state为1的将当前线程设为AQS的独家主线程setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());    else        acquire(1);}

在AbstractQueuedSynchronizer类中

private static final long stateOffset;

在静态代码块中，我们可以看到这个stateOffset取的就是state,并且这个state是多线程可见的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;}

这里unsafe.compareAndSwapInt()是用C来实现的，我们可以用java来模拟该方法

@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() + "获取锁");            }
        }
    }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(每秒打印一条)

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

Process finished with exit code 0

现在我们可以来写一个支持自旋的分布式锁了。

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));    }
}

常规分布式锁可以参考采用redis token,分布式锁的接口幂等性实现

现在我们来进行一个简单的测试，先不使用分布式锁

我们在redis中手动设置一个键count,0

127.0.0.1:6379> set count 0
OK

我们的目的是累加这个count，但不能让其超过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();    }
}

我们启动两个进程，两个进程启动完成后，我们再来看一下该键的值。

127.0.0.1:6379> get count
"15"

这个时候我们可以看到，在没有锁的情况下，数量超过了10.

现在用分布式锁来进行测试。

将count键重新设为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() + "进入锁");                if (Integer.valueOf(redisService.get("count")) < 10) {redisService.incr("count");                }
            } finally {lock.unlock(redisService,"countlock","countlock");                log.info(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");            }
        }
    }@PostConstruct    public void test() {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(16);        for (int i = 0;i < 100000;i++) {
            service.execute(new Task());        }
        service.shutdown();    }
}

同样启动两个进程或者更多进程，启动完成后，我们来看一下count键的值

127.0.0.1:6379> get count
"10"

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