Rumah Java javaTutorial Java排他锁实现的代码详解

Java排他锁实现的代码详解

Oct 17, 2017 am 09:38 AM
java kod Penjelasan terperinci

这篇文章主要介绍了Java编程实现排他锁的相关内容,叙述了实现此代码锁所需要的功能,以及作者的解决方案,然后向大家分享了设计源码,需要的朋友可以参考下。

一 .前言

某年某月某天,同事说需要一个文件排他锁功能,需求如下:

(1)写操作是排他属性
(2)适用于同一进程的多线程/也适用于多进程的排他操作
(3)容错性:获得锁的进程若Crash,不影响到后续进程的正常获取锁

二 .解决方案

1. 最初的构想

在Java领域,同进程的多线程排他实现还是较简易的。比如使用线程同步变量标示是否已锁状态便可。但不同进程的排他实现就比较繁琐。使用已有API,自然想到 java.nio.channels.FileLock:如下


/** 
   * @param file 
   * @param strToWrite 
   * @param append 
   * @param lockTime 以毫秒为单位,该值只是方便模拟排他锁时使用,-1表示不考虑该字段 
   * @return 
   */ 
  public static boolean lockAndWrite(File file, String strToWrite, boolean append,int lockTime){ 
    if(!file.exists()){ 
      return false; 
    } 
    RandomAccessFile fis = null; 
    FileChannel fileChannel = null; 
    FileLock fl = null; 
    long tsBegin = System.currentTimeMillis(); 
    try { 
      fis = new RandomAccessFile(file, "rw"); 
      fileChannel = fis.getChannel(); 
      fl = fileChannel.tryLock(); 
      if(fl == null || !fl.isValid()){ 
        return false; 
      } 
      log.info("threadId = {} lock success", Thread.currentThread()); 
      // if append 
      if(append){ 
        long length = fis.length(); 
        fis.seek(length); 
        fis.writeUTF(strToWrite); 
      //if not, clear the content , then write 
      }else{ 
        fis.setLength(0); 
        fis.writeUTF(strToWrite); 
      } 
      long tsEnd = System.currentTimeMillis(); 
      long totalCost = (tsEnd - tsBegin); 
      if(totalCost < lockTime){ 
        Thread.sleep(lockTime - totalCost); 
      } 
    } catch (Exception e) { 
      log.error("RandomAccessFile error",e); 
      return false; 
    }finally{ 
      if(fl != null){ 
        try { 
          fl.release(); 
        } catch (IOException e) { 
          e.printStackTrace(); 
        } 
      } 
      if(fileChannel != null){ 
        try { 
          fileChannel.close(); 
        } catch (IOException e) { 
          e.printStackTrace(); 
        } 
      } 
      if(fis != null){ 
        try { 
          fis.close(); 
        } catch (IOException e) { 
          e.printStackTrace(); 
        } 
      } 
    } 
    return true; 
  }
Salin selepas log masuk

一切看起来都是那么美好,似乎无懈可击。于是加上两种测试场景代码:

(1)同一进程,两个线程同时争夺锁,暂定命名为测试程序A,期待结果:有一线程获取锁失败
(2)执行两个进程,也就是执行两个测试程序A,期待结果:有一进程某线程获得锁,另一线程获取锁失败


public static void main(String[] args) { 
    new Thread("write-thread-1-lock"){ 
      @Override 
      public void run() { 
        FileLockUtils.lockAndWrite(new File("/data/hello.txt"), "write-thread-1-lock" + System.currentTimeMillis(), false, 30 * 1000);} 
    }.start(); 
    new Thread("write-thread-2-lock"){ 
      @Override 
      public void run() { 
        FileLockUtils.lockAndWrite(new File("/data/hello.txt"), "write-thread-2-lock" + System.currentTimeMillis(), false, 30 * 1000); 
      } 
    }.start(); 
  }
Salin selepas log masuk

2.世界不像你想的那样

上面的测试代码在单个进程内可以达到我们的期待。但是同时运行两个进程,在Mac环境(java8) 第二个进程也能正常获取到锁,在Win7(java7)第二个进程则不能获取到锁。为什么?难道TryLock不是排他的?

其实不是TryLock不是排他,而是channel.close 的问题,官方说法:


On some systems, closing a channel releases all locks held by the Java virtual machine on the 
 underlying file regardless of whether the locks were acquired via that channel or via  
another channel open on the same file.It is strongly recommended that, within a program, a unique 
 channel be used to acquire all locks on any given file.
Salin selepas log masuk

原因就是在某些操作系统,close某个channel将会导致JVM释放所有lock。也就是说明了上面的第二个测试用例为什么会失败,因为第一个进程的第二个线程获取锁失败后,我们调用了channel.close ,所有将会导致释放所有lock,所有第二个进程将成功获取到lock。

在经过一段曲折寻找真理的道路后,终于在stackoverflow上找到一个帖子 ,指明了 lucence 的 NativeFSLock,NativeFSLock 也是存在多个进程排他写的需求。笔者参考的是lucence 4.10.4 的NativeFSLock源码,具体可见地址,具体可见obtain 方法,NativeFSLock 的设计思想如下:

(1)每一个锁,都有本地对应的文件。
(2)本地一个static类型线程安全的Set LOCK_HELD维护目前所有锁的文件路径,避免多线程同时获取锁,多线程获取锁只需判断LOCK_HELD是否已有对应的文件路径,有则表示锁已被获取,否则则表示没被获取。
(3)假设LOCK_HELD 没有对应文件路径,则可对File的channel TryLock。


public synchronized boolean obtain() throws IOException { 
    if (lock != null) { 
      // Our instance is already locked: 
      return false; 
    } 
    // Ensure that lockDir exists and is a directory. 
    if (!lockDir.exists()) { 
      if (!lockDir.mkdirs()) 
        throw new IOException("Cannot create directory: " + lockDir.getAbsolutePath()); 
    } else if (!lockDir.isDirectory()) { 
      // TODO: NoSuchDirectoryException instead? 
      throw new IOException("Found regular file where directory expected: " + lockDir.getAbsolutePath()); 
    } 
    final String canonicalPath = path.getCanonicalPath(); 
    // Make sure nobody else in-process has this lock held 
    // already, and, mark it held if not: 
    // This is a pretty crazy workaround for some documented 
    // but yet awkward JVM behavior: 
    // 
    // On some systems, closing a channel releases all locks held by the 
    // Java virtual machine on the underlying file 
    // regardless of whether the locks were acquired via that channel or via 
    // another channel open on the same file. 
    // It is strongly recommended that, within a program, a unique channel 
    // be used to acquire all locks on any given 
    // file. 
    // 
    // This essentially means if we close "A" channel for a given file all 
    // locks might be released... the odd part 
    // is that we can&#39;t re-obtain the lock in the same JVM but from a 
    // different process if that happens. Nevertheless 
    // this is super trappy. See LUCENE-5738 
    boolean obtained = false; 
    if (LOCK_HELD.add(canonicalPath)) { 
      try { 
        channel = FileChannel.open(path.toPath(), StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.WRITE); 
        try { 
          lock = channel.tryLock(); 
          obtained = lock != null; 
        } catch (IOException | OverlappingFileLockException e) { 
          // At least on OS X, we will sometimes get an 
          // intermittent "Permission Denied" IOException, 
          // which seems to simply mean "you failed to get 
          // the lock". But other IOExceptions could be 
          // "permanent" (eg, locking is not supported via 
          // the filesystem). So, we record the failure 
          // reason here; the timeout obtain (usually the 
          // one calling us) will use this as "root cause" 
          // if it fails to get the lock. 
          failureReason = e; 
        } 
      } finally { 
        if (obtained == false) { // not successful - clear up and move 
                      // out 
          clearLockHeld(path); 
          final FileChannel toClose = channel; 
          channel = null; 
          closeWhileHandlingException(toClose); 
        } 
      } 
    } 
    return obtained; 
  }
Salin selepas log masuk

总结

Atas ialah kandungan terperinci Java排他锁实现的代码详解. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!

Kenyataan Laman Web ini
Kandungan artikel ini disumbangkan secara sukarela oleh netizen, dan hak cipta adalah milik pengarang asal. Laman web ini tidak memikul tanggungjawab undang-undang yang sepadan. Jika anda menemui sebarang kandungan yang disyaki plagiarisme atau pelanggaran, sila hubungi admin@php.cn

Alat AI Hot

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

Apl berkuasa AI untuk mencipta foto bogel yang realistik

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

Alat AI dalam talian untuk mengeluarkan pakaian daripada foto.

Undress AI Tool

Undress AI Tool

Gambar buka pakaian secara percuma

Clothoff.io

Clothoff.io

Penyingkiran pakaian AI

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

Menjana ai hentai secara percuma.

Alat panas

Notepad++7.3.1

Notepad++7.3.1

Editor kod yang mudah digunakan dan percuma

SublimeText3 versi Cina

SublimeText3 versi Cina

Versi Cina, sangat mudah digunakan

Hantar Studio 13.0.1

Hantar Studio 13.0.1

Persekitaran pembangunan bersepadu PHP yang berkuasa

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

Alat pembangunan web visual

SublimeText3 versi Mac

SublimeText3 versi Mac

Perisian penyuntingan kod peringkat Tuhan (SublimeText3)

Nombor Sempurna di Jawa Nombor Sempurna di Jawa Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Panduan Nombor Sempurna di Jawa. Di sini kita membincangkan Definisi, Bagaimana untuk menyemak nombor Perfect dalam Java?, contoh dengan pelaksanaan kod.

Weka di Jawa Weka di Jawa Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Panduan untuk Weka di Jawa. Di sini kita membincangkan Pengenalan, cara menggunakan weka java, jenis platform, dan kelebihan dengan contoh.

Nombor Smith di Jawa Nombor Smith di Jawa Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Panduan untuk Nombor Smith di Jawa. Di sini kita membincangkan Definisi, Bagaimana untuk menyemak nombor smith di Jawa? contoh dengan pelaksanaan kod.

Soalan Temuduga Java Spring Soalan Temuduga Java Spring Aug 30, 2024 pm 04:29 PM

Dalam artikel ini, kami telah menyimpan Soalan Temuduga Spring Java yang paling banyak ditanya dengan jawapan terperinci mereka. Supaya anda boleh memecahkan temuduga.

Cuti atau kembali dari Java 8 Stream Foreach? Cuti atau kembali dari Java 8 Stream Foreach? Feb 07, 2025 pm 12:09 PM

Java 8 memperkenalkan API Stream, menyediakan cara yang kuat dan ekspresif untuk memproses koleksi data. Walau bagaimanapun, soalan biasa apabila menggunakan aliran adalah: bagaimana untuk memecahkan atau kembali dari operasi foreach? Gelung tradisional membolehkan gangguan awal atau pulangan, tetapi kaedah Foreach Stream tidak menyokong secara langsung kaedah ini. Artikel ini akan menerangkan sebab -sebab dan meneroka kaedah alternatif untuk melaksanakan penamatan pramatang dalam sistem pemprosesan aliran. Bacaan Lanjut: Penambahbaikan API Java Stream Memahami aliran aliran Kaedah Foreach adalah operasi terminal yang melakukan satu operasi pada setiap elemen dalam aliran. Niat reka bentuknya adalah

TimeStamp to Date in Java TimeStamp to Date in Java Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Panduan untuk TimeStamp to Date di Java. Di sini kita juga membincangkan pengenalan dan cara menukar cap waktu kepada tarikh dalam java bersama-sama dengan contoh.

Program Java untuk mencari kelantangan kapsul Program Java untuk mencari kelantangan kapsul Feb 07, 2025 am 11:37 AM

Kapsul adalah angka geometri tiga dimensi, terdiri daripada silinder dan hemisfera di kedua-dua hujungnya. Jumlah kapsul boleh dikira dengan menambahkan isipadu silinder dan jumlah hemisfera di kedua -dua hujungnya. Tutorial ini akan membincangkan cara mengira jumlah kapsul yang diberikan dalam Java menggunakan kaedah yang berbeza. Formula volum kapsul Formula untuk jumlah kapsul adalah seperti berikut: Kelantangan kapsul = isipadu isipadu silinder Dua jumlah hemisfera dalam, R: Radius hemisfera. H: Ketinggian silinder (tidak termasuk hemisfera). Contoh 1 masukkan Jejari = 5 unit Ketinggian = 10 unit Output Jilid = 1570.8 Unit padu menjelaskan Kirakan kelantangan menggunakan formula: Kelantangan = π × r2 × h (4

Bagaimana untuk menjalankan aplikasi boot musim bunga pertama anda di Spring Tool Suite? Bagaimana untuk menjalankan aplikasi boot musim bunga pertama anda di Spring Tool Suite? Feb 07, 2025 pm 12:11 PM

Spring Boot memudahkan penciptaan aplikasi Java yang mantap, berskala, dan siap pengeluaran, merevolusi pembangunan Java. Pendekatan "Konvensyen Lebih Konfigurasi", yang wujud pada ekosistem musim bunga, meminimumkan persediaan manual, Allo

See all articles