Java自动释放锁的三种实现方案

更新时间：2022年06月06日 12:28:42 作者：Gevin

在笔者面试过程时,经常会被问到各种各样的锁,如乐观锁、读写锁等等,非常繁多,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Java自动释放锁的三种实现方案,文中通过实例代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

前言

Python 提供了 try-with-lock，不需要显式地获取和释放锁，非常方便。Java 没有这样的机制，不过我们可以自己实现这个机制。

本文以访问量统计的简化场景为例，介绍相关内容，即：

public class VisitCounter {
    @Getter
    private long visits = 0;

    public void visit() {
        visits++;
    }
}

这里的visit()方法，是线程不安全的，若多线程并发访问该方法，visits结果是错的。因此多线程下需要上锁，即：

public void safeVisit() {
    try {
        lock.lock();
        visits++;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

为避免lock... unlock的麻烦，本文提供了以下几种封装思路，仅供参考。

方案1 使用AutoCloseable

java7 开始提供的AutoCloseable接口，实现了try-with-resources功能，可以利用它来实现锁的自动释放。

public class AutoCloseableLock implements AutoCloseable{
    private final Lock lock;

    public AutoCloseableLock(Lock lock) {
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void close() throws Exception {
        lock.unlock();
    }

    public void lock() {
        lock.lock();
    }

    public boolean tryLock() {
        return lock.tryLock();
    }

    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        lock.lockInterruptibly();
    }
}

应用：

public void safeVisit() throws Exception {
    try (AutoCloseableLock autoCloseableLock = new AutoCloseableLock(lock)) {
        autoCloseableLock.lock();
        visits++;
    } 
}

方案2 使用lambda

得益于lambda和函数式编程的使用，Java 8 开始鼓励“行为参数化”，实现了环绕执行模式。说白了，类似于代理模式，把要上锁执行的代码，放到一个lambda表达式中，在lambda之外套上try lock ... finally的外壳，由于lambda作为上锁代码的载体，是以参数形式传入的，因此具备通用性。这段文字描述的，即下面代码中的runWithLock(Runable)方法，这就是所谓的“环绕执行模式”。虽然文字描述不好理解，看代码一目了然。

public class AutoReleaseLockHolder {
    private final Lock lock;

    public AutoReleaseLockHolder(Lock lock) {
        this.lock = lock;
    }

    public void runWithLock(Runnable runnable) {
        try {
            lock.lock();
            runnable.run();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public boolean runWithTryLock(Runnable runnable) {
        try {
            boolean locked = lock.tryLock();
            if (!locked) {
                return false;
            }
            runnable.run();
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }


    public void runWithLockInterruptibly(Runnable runnable) 
                throws InterruptedException {
        try {
            lock.lockInterruptibly();
            runnable.run();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

使用：

public void safeVisit() {
    lockHolder.runWithLock(() -> visits++);
}

方案3 代理模式

通过代理模式，也可以把上锁解锁的操作独立出来，变得通用，这种方式的主要问题在于，会对整个函数上锁，锁的颗粒度较大，降低系统的并行度，从而影响系统性能。但作为思路拓展练练手。

如果对接口定义的方法做代理，可以使用java的动态代理，如果想对整个类的方法都做代理，可以使用Cglib。

（1）动态代理

创建代理对象：

public Object createAutoLockProxy(Object target) {
        Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), interfaces, (proxy, method, args) -> {
            try {
                lock.lock();
                return method.invoke(target, args);
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });
    }

使用：

public void safeVisitCountWithDynamicProxy() throws InterruptedException {
        long total = 20000;
        int current = 10;
        IVisitCounter visit = (IVisitCounter )new DynamicLockProxy(new ReentrantLock()).createAutoLockProxy2(visitCounter);
        concurrentVisit(total, current, visit::visit);
        System.out.println("actual visits: " + visit.getVisits());
    }

（2）Cglib

创建代理对象：

public static <T> T createAutoLockObject(Class<T> objectClass, Lock lock) {
    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(objectClass);
    enhancer.setCallback((MethodInterceptor) (obj, method, args, proxy) -> {
        try {
            lock.lock();
            return proxy.invokeSuper(obj, args);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    });
    return (T) enhancer.create();
}

使用：

public void safeVisitCountWithCglib() throws InterruptedException {
    long total = 20000;
    int current = 10;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    VisitCounter visitCounterProxy = CglibLockProxy.createAutoLockObject(VisitCounter.class, lock);
    concurrentVisit(total, current, visitCounterProxy::visit);
    System.out.println("actual visits: " + visitCounterProxy.getVisits());
}

Show me the code

以上几个方案的代码，我已放到GitHub上的try-with-lock-example 仓库中，大家可以去看一下源码。

动态代理的两个方案，调用方法做了简化处理，调用了其他函数，但因为与主题无关，没有放入正文，可以在源码仓库看看文中没写的代码。

另外，代码仓库中，也包含了测试，我默认用10个线程，对VisitCounter并发调用了20000次，在单线程、线程不安全访问和各种方案的加锁访问，结果如下：

total: 20000 visits: 20000
total: 20000 visits: 6739
total: 20000 visits: 20000
total: 20000 visits: 20000
total: 20000 visits: 20000
total: 20000 visits: 20000

总结

到此这篇关于Java自动释放锁的三种实现方案的文章就介绍到这了,更多相关Java自动释放锁内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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