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  • Java细粒度锁有哪些实现方式?

    发布:厦门Java培训      来源:达内新闻      时间:2016-05-12


  •   厦门达内java培训专家介绍3个实现Java细粒度锁的方法,从而保证业务逻辑的正确性,尽量不影响性能。

    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<T> {
        private Integer segments = 16;//默认分段数量
        private final HashMap<Integer, ReentrantLock> lockMap = 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 != null) {
                segments = counts;
            }
            for (int i = 0; i < segments; i++) {
                lockMap.put(i, new ReentrantLock(fair));
            }
        }
        public void lock(T key) {
            ReentrantLock lock = lockMap.get(key.hashCode() % segments);
            lock.lock();
        }
        public void unlock(T key) {
            ReentrantLock lock = lockMap.get(key.hashCode() % 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,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,在被锁住的代码执行速度飞快的情况下,效率比分段锁慢 30% 左右。如果有长耗时操作,感觉表现应该会更好。代码如下:

    public class HashLock<T> {
        private boolean isFair = false;
        private final SegmentLock<T> segmentLock = new SegmentLock<>();//分段锁
        private final ConcurrentHashMap<T, LockInfo> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();
        public HashLock() {
        }
        public HashLock(boolean fair) {
            isFair = fair;
        }
        public void lock(T key) {
            LockInfo lockInfo;
            segmentLock.lock(key);
            try {
                lockInfo = lockMap.get(key);
                if (lockInfo == null) {
                    lockInfo = 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 = lockMap.get(key);
            if (lockInfo.count.get() == 1) {
                segmentLock.lock(key);
                try {
                    if (lockInfo.count.get() == 1) {
                        lockMap.remove(key);
                    }
                } finally {
                    segmentLock.unlock(key);
                }
            }
            lockInfo.count.decrementAndGet();
            lockInfo.unlock();
        }
        private static class LockInfo {
            public ReentrantLock lock;
            public AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);
            private LockInfo(boolean fair) {
                this.lock = 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,总感觉有点瑕疵,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,把锁的销毁交给jvm的垃圾回收,来避免额外的消耗。

      因为使用了ConcurrentHashMap作为锁的容器,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:

    /**
     * 弱引用锁,为每个独立的哈希值提供独立的锁功能
     */
    public class WeakHashLock<T> {
        private ConcurrentHashMap<T, WeakLockRef<T, ReentrantLock>> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();
        private ReferenceQueue<ReentrantLock> queue = new ReferenceQueue<>();
        public ReentrantLock get(T key) {
            if (lockMap.size() > 1000) {
                clearEmptyRef();
            }
            WeakReference<ReentrantLock> lockRef = lockMap.get(key);
            ReentrantLock lock = (lockRef == null ? null : lockRef.get());
            while (lock == null) {
                lockMap.putIfAbsent(key, new WeakLockRef<>(new ReentrantLock(), queue, key));
                lockRef = lockMap.get(key);
                lock = (lockRef == null ? null : lockRef.get());
                if (lock != null) {
                    return lock;
                }
                clearEmptyRef();
            }
            return lock;
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        private void clearEmptyRef() {
            Reference<? extends ReentrantLock> ref;
            while ((ref = queue.poll()) != null) {
                WeakLockRef<T, ? extends ReentrantLock> weakLockRef = (WeakLockRef<T, ? extends ReentrantLock>) ref;
                lockMap.remove(weakLockRef.key);
            }
        }
        private static final class WeakLockRef<T, K> extends WeakReference<K> {
            final T key;
            private WeakLockRef(K referent, ReferenceQueue<? super K> q, T key) {
                super(referent, q);
                this.key = key;
            }
        }
    }


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