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Sunday, Apr 12, 2026

《自己动手写框架4》:分布式锁的简单实现

2015/06/04 来源:CSDN博客

分布式锁在分布式应用当中是要经常用到的,主要是解决分布式资源访问冲突的问题。 一开始考虑采用ReentrantLock来实现,但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。

接下来就考虑采用自己做个状态来进行锁状态的记录,结果发现总是死锁,仔细一看代码,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,因为,他进不了unlock方法了。

可能有人会问,为什么采用while,而不是采用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。

同样,不把synchronized 放在方法上,直接放在方法里放个同步对象可以不??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。

@沈学良同学的写了一个用zk做的同布锁,感觉还是比较复杂的且存疑。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。编写了下面的接口。

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方法增加了个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参数型参数,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,如果加锁的对象不解锁,超时之后自动解锁 * @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."); } } }

下面对代码进行一下讲解。

上面的代码提供了,永远等待的获取锁的lock方法和如果在指定的时间获取锁失败就获得超时异常的tryLock方法,另外还有一个unlock方法。

技术的关键点实际上就是在token上,上面的实现,有一个基本的假设,就是两次远程调用之间的时间不可能在1纳秒之内完成。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,才可以成功。如此,解锁就不用添加同步操作了,从而解决掉上面死锁的问题。

实际上,没有令牌也是可以的,但是那样就会导致a获取了锁,但是b执行unlock也会成功解锁,是不安全的,而加入令牌,就可以保证只有加锁者才可以解锁。

下面是测试代码:

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; } } }

运行情况:

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27-0 [main] INFO - 线程组<aa>运行开始,线程数8...

-3 [aa-aa0] INFO - 线程<aa-aa0>运行开始...

-3 [aa-aa1] INFO - 线程<aa-aa1>运行开始...

-3 [aa-aa2] INFO - 线程<aa-aa2>运行开始...

-3 [aa-aa3] INFO - 线程<aa-aa3>运行开始...

-3 [aa-aa4] INFO - 线程<aa-aa4>运行开始...

-4 [aa-aa5] INFO - 线程<aa-aa5>运行开始...

-4 [aa-aa6] INFO - 线程<aa-aa6>运行开始...

-8 [aa-aa7] INFO - 线程<aa-aa7>运行开始...

end-19

-9050 [aa-aa3] INFO - 线程<aa-aa3>运行结束

end-17

-9052 [aa-aa1] INFO - 线程<aa-aa1>运行结束

end-20

-9056 [aa-aa4] INFO - 线程<aa-aa4>运行结束

end-16

-9058 [aa-aa0] INFO - 线程<aa-aa0>运行结束

end-21

-9059 [aa-aa5] INFO - 线程<aa-aa5>运行结束

end-26

-9063 [aa-aa7] INFO - 线程<aa-aa7>运行结束

end-18

-9064 [aa-aa2] INFO - 线程<aa-aa2>运行结束

end-22

-9065 [aa-aa6] INFO - 线程<aa-aa6>运行结束

-9066 [main] INFO - 线程组<aa>运行结束, 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。实际测试,大概900到1000次获取锁和释放锁操作每秒,可以满足大多数应用要求。
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