首页 Java java教程 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 代码 详解

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; 
  }
登录后复制

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(); 
  }
登录后复制

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.
登录后复制

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; 
  }
登录后复制

总结

以上是Java排他锁实现的代码详解的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

本站声明
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

免费生成ai无尽的。

热门文章

R.E.P.O.能量晶体解释及其做什么(黄色晶体)
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.最佳图形设置
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.如果您听不到任何人,如何修复音频
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
WWE 2K25:如何解锁Myrise中的所有内容
3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

热工具

记事本++7.3.1

记事本++7.3.1

好用且免费的代码编辑器

SublimeText3汉化版

SublimeText3汉化版

中文版,非常好用

禅工作室 13.0.1

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)

Java 中的平方根 Java 中的平方根 Aug 30, 2024 pm 04:26 PM

Java 中的平方根指南。下面我们分别通过例子和代码实现来讨论平方根在Java中的工作原理。

Java 中的完美数 Java 中的完美数 Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Java 完美数指南。这里我们讨论定义,如何在 Java 中检查完美数?,示例和代码实现。

Java 中的随机数生成器 Java 中的随机数生成器 Aug 30, 2024 pm 04:27 PM

Java 随机数生成器指南。在这里,我们通过示例讨论 Java 中的函数,并通过示例讨论两个不同的生成器。

Java中的Weka Java中的Weka Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Java 版 Weka 指南。这里我们通过示例讨论简介、如何使用weka java、平台类型和优点。

Java 中的史密斯数 Java 中的史密斯数 Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Java 史密斯数指南。这里我们讨论定义,如何在Java中检查史密斯号?带有代码实现的示例。

Java Spring 面试题 Java Spring 面试题 Aug 30, 2024 pm 04:29 PM

在本文中,我们保留了最常被问到的 Java Spring 面试问题及其详细答案。这样你就可以顺利通过面试。

突破或从Java 8流返回? 突破或从Java 8流返回? Feb 07, 2025 pm 12:09 PM

Java 8引入了Stream API,提供了一种强大且表达力丰富的处理数据集合的方式。然而,使用Stream时,一个常见问题是:如何从forEach操作中中断或返回? 传统循环允许提前中断或返回,但Stream的forEach方法并不直接支持这种方式。本文将解释原因,并探讨在Stream处理系统中实现提前终止的替代方法。 延伸阅读: Java Stream API改进 理解Stream forEach forEach方法是一个终端操作,它对Stream中的每个元素执行一个操作。它的设计意图是处

Java 中的时间戳至今 Java 中的时间戳至今 Aug 30, 2024 pm 04:28 PM

Java 中的时间戳到日期指南。这里我们还结合示例讨论了介绍以及如何在java中将时间戳转换为日期。

See all articles