热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 编程语言 > 正文

Java原生锁机制:多种细粒度锁实现方法深入解析

在处理高并发场景时,确保业务逻辑的正确性是关键。本文深入探讨了Java原生锁机制的多种细粒度实现方法,旨在通过使用数据的时间戳、ID等关键字段进行锁定,以最小化对系统性能的影响。文章详细分析了不同锁策略的优缺点,并提供了实际应用中的最佳实践,帮助开发者在高并发环境下高效地实现锁机制。

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 {

private Integer segments = 16;//默认分段数量

private final HashMap lockMap &#61; 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 !&#61; null) {

segments &#61; counts;

}

for (int i &#61; 0; i

lockMap.put(i, new ReentrantLock(fair));

}

}

public void lock(T key) {

ReentrantLock lock &#61; lockMap.get((key.hashCode()>>>1) % segments);

lock.lock();

}

public void unlock(T key) {

ReentrantLock lock &#61; 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&#xff0c;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&#xff0c;在被锁住的代码执行速度飞快的情况下&#xff0c;效率比分段锁慢 30% 左右。如果有长耗时操作&#xff0c;感觉表现应该会更好。代码如下&#xff1a;

public class HashLock {

private boolean isFair &#61; false;

private final SegmentLock segmentLock &#61; new SegmentLock<>();//分段锁

private final ConcurrentHashMap lockMap &#61; new ConcurrentHashMap<>();

public HashLock() {

}

public HashLock(boolean fair) {

isFair &#61; fair;

}

public void lock(T key) {

LockInfo lockInfo;

segmentLock.lock(key);

try {

lockInfo &#61; lockMap.get(key);

if (lockInfo &#61;&#61; null) {

lockInfo &#61; 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 &#61; lockMap.get(key);

if (lockInfo.count.get() &#61;&#61; 1) {

segmentLock.lock(key);

try {

if (lockInfo.count.get() &#61;&#61; 1) {

lockMap.remove(key);

}

} finally {

segmentLock.unlock(key);

}

}

lockInfo.count.decrementAndGet();

lockInfo.unlock();

}

private static class LockInfo {

public ReentrantLock lock;

public AtomicInteger count &#61; new AtomicInteger(1);

private LockInfo(boolean fair) {

this.lock &#61; 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&#xff0c;总感觉有点瑕疵&#xff0c;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&#xff0c;把锁的销毁交给jvm的垃圾回收&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff1a;

/**

* 弱引用锁&#xff0c;为每个独立的哈希值提供独立的锁功能

*/

public class WeakHashLock {

private ConcurrentHashMap> lockMap &#61; new ConcurrentHashMap<>();

private ReferenceQueue queue &#61; new ReferenceQueue<>();

public ReentrantLock get(T key) {

if (lockMap.size() > 1000) {

clearEmptyRef();

}

WeakReference lockRef &#61; lockMap.get(key);

ReentrantLock lock &#61; (lockRef &#61;&#61; null ? null : lockRef.get());

while (lock &#61;&#61; null) {

lockMap.putIfAbsent(key, new WeakLockRef<>(new ReentrantLock(), queue, key));

lockRef &#61; lockMap.get(key);

lock &#61; (lockRef &#61;&#61; null ? null : lockRef.get());

if (lock !&#61; null) {

return lock;

}

clearEmptyRef();

}

return lock;

}

&#64;SuppressWarnings("unchecked")

private void clearEmptyRef() {

Reference extends ReentrantLock> ref;

while ((ref &#61; queue.poll()) !&#61; null) {

WeakLockRef weakLockRef &#61; (WeakLockRef) ref;

lockMap.remove(weakLockRef.key);

}

}

private static final class WeakLockRef extends WeakReference {

final T key;

private WeakLockRef(K referent, ReferenceQueue super K> q, T key) {

super(referent, q);

this.key &#61; key;

}

}

}

后记

最开始想借助 locksupport 和 AQS 来实现细粒度锁&#xff0c;写着写着发现正在实现的东西和java 原生的锁区别不大&#xff0c;于是放弃改为对java自带锁的封装&#xff0c;浪费了不少时间。

实际上在实现了这些细粒度锁之后&#xff0c;又有了新的想法&#xff0c;比如可以通过分段思想将数据提交给专门的线程来处理&#xff0c;可以减少大量线程的阻塞时间&#xff0c;留待日后探索...



推荐阅读
  • 本文详细介绍了Java中org.neo4j.helpers.collection.Iterators.single()方法的功能、使用场景及代码示例,帮助开发者更好地理解和应用该方法。 ... [详细]
  • Explore a common issue encountered when implementing an OAuth 1.0a API, specifically the inability to encode null objects and how to resolve it. ... [详细]
  • 2023年京东Android面试真题解析与经验分享
    本文由一位拥有6年Android开发经验的工程师撰写,详细解析了京东面试中常见的技术问题。涵盖引用传递、Handler机制、ListView优化、多线程控制及ANR处理等核心知识点。 ... [详细]
  • 本文介绍了Java并发库中的阻塞队列(BlockingQueue)及其典型应用场景。通过具体实例,展示了如何利用LinkedBlockingQueue实现线程间高效、安全的数据传递,并结合线程池和原子类优化性能。 ... [详细]
  • 本文深入探讨了 Java 中的 Serializable 接口,解释了其实现机制、用途及注意事项,帮助开发者更好地理解和使用序列化功能。 ... [详细]
  • 优化ListView性能
    本文深入探讨了如何通过多种技术手段优化ListView的性能,包括视图复用、ViewHolder模式、分批加载数据、图片优化及内存管理等。这些方法能够显著提升应用的响应速度和用户体验。 ... [详细]
  • Explore how Matterverse is redefining the metaverse experience, creating immersive and meaningful virtual environments that foster genuine connections and economic opportunities. ... [详细]
  • Java 中的 BigDecimal pow()方法,示例 ... [详细]
  • Java 类成员初始化顺序与数组创建
    本文探讨了Java中类成员的初始化顺序、静态引入、可变参数以及finalize方法的应用。通过具体的代码示例,详细解释了这些概念及其在实际编程中的使用。 ... [详细]
  • 1:有如下一段程序:packagea.b.c;publicclassTest{privatestaticinti0;publicintgetNext(){return ... [详细]
  • 本文详细介绍了 Dockerfile 的编写方法及其在网络配置中的应用,涵盖基础指令、镜像构建与发布流程,并深入探讨了 Docker 的默认网络、容器互联及自定义网络的实现。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了Java中org.eclipse.ui.forms.widgets.ExpandableComposite类的addExpansionListener()方法,并提供了多个实际代码示例,帮助开发者更好地理解和使用该方法。这些示例来源于多个知名开源项目,具有很高的参考价值。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了Java编程语言中的核心概念和常见面试问题,包括集合类、数据结构、线程处理、Java虚拟机(JVM)、HTTP协议以及Git操作等方面的内容。通过深入分析每个主题,帮助读者更好地理解Java的关键特性和最佳实践。 ... [详细]
  • Android 渐变圆环加载控件实现
    本文介绍了如何在 Android 中创建一个自定义的渐变圆环加载控件,该控件已在多个知名应用中使用。我们将详细探讨其工作原理和实现方法。 ... [详细]
  • 本文详细介绍了macOS系统的核心组件,包括如何管理其安全特性——系统完整性保护(SIP),并探讨了不同版本的更新亮点。对于使用macOS系统的用户来说,了解这些信息有助于更好地管理和优化系统性能。 ... [详细]
author-avatar
老男孩2702938107
这个家伙很懒,什么也没留下!
PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有