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news 2025/7/29 3:29:47

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需求：

操作员能够对自己权限下的用户数据进行数据填充，但是不同操作员之间可能会有重复的用户数据，为了避免操作员覆盖数据或者重复操作数据，应该在操作用户数据时加锁，要求加的这一把锁必须是细粒度的锁，不能锁住所有用户的操作，只锁当前操作用户，锁的名字为用户id，在获取到锁之后执行业务操作，否则阻塞等待，这个单体服务锁工具如何设计？

思路：

1、锁工具类：首先创建一个ConcurrentHashMap{k（用户id）
v(锁实例)}，包含获取锁方法，定时任务晚上删除map中键值对的方法（尝试获取锁，如果能够拿到锁就说明锁没有在使用）
2、在定时任务删除某个键值对期间，去尝试获取写锁，如果能够获取到说明所以经不再被使用，直接删除map中的键值对,之后被删除的锁实例失效
3、其他线如果在删除锁实例之前获取到了，在执行业务的前后需要判断一下这把锁是否和当前key下的锁实例是否一致，一样执行业务，否则锁失效，抛异常，事务回滚

代码：

public class LockUtilsTest {public   static final ConcurrentHashMap<String, ReentrantLock> lockMap = new ConcurrentHashMap<>();private static  ScheduledExecutorService scheduledExecutorService;private static volatile boolean scheduledTaskCreated = false;/*** 获取锁实例，如果锁不存在就创建一个新的锁实例，并将这个锁实例返回* @param lockName* @return*/public static final ReentrantLock getLock(String lockName) {return lockMap.computeIfAbsent(lockName, key -> {//创建定时任务createdTask();return  new ReentrantLock();});}/**** 懒加载 创建定时任务*/private static void createdTask(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":尝试创建定时任务");if (!scheduledTaskCreated) {synchronized (LockUtilsTest.class) {if (!scheduledTaskCreated) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":成功创建定时任务");scheduledExecutorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {// 调用当前类的 clearUserLocks 方法new LockUtilsTest().clearUserLocks();}, 3, 3, TimeUnit.SECONDS);scheduledTaskCreated = true;}else{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":尝试创建定时任务发现定时任务已经被创建");}}}else{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":尝试创建定时任务发现定时任务已经被创建");}}/*** 遍历map，尝试获取锁，没获取到说明这个key的锁还在被使用，获取到就直接删除这个键值对，并且其他拥有这个被删除的锁实例的线程获取到锁也不执行业务*/private  void clearUserLocks() {if (StringUtils.isNotEmpty(lockMap) && lockMap.size() >0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":执行定时任务，删除未使用的锁");ArrayList<String> keys = new ArrayList<>();lockMap.forEach((key, value) -> {ReentrantLock lock = lockMap.get(key);//获取到锁之后直接删除键值对，否则锁在被使用不删除if (lock.tryLock()){try {keys.add(key);lockMap.remove(key);}finally {lock.unlock();lock = null;//取消强引用防止内存泄露}}});System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":被删除的锁："+keys.toString());}}/*** 极端情况下才会考虑这种删除锁时，可以使用分段锁思想，加入一百万个用户，我按照一个用户一把锁，估计会创建一百万把，但是使用分段锁之后，可以让一万个用户公用一把锁，* 这样就会减少锁的数量，还有频繁加锁和释放锁带来的开销，相比与百万数据公用一把锁改成万人用一把锁，性能是有明显提升的，锁的垃圾回收也要处理好，不要出现内存泄露*//**** 判断锁是否有效 :当定时任务删除对应键的锁时，如果有线程已经获得这个键原来的锁实例没抢到锁时，恰好另一个线程在清空键值对后获取这个key的锁实例，这个key在这一瞬间就会存在两个锁实例* 他们可以同时执行业务，彼此并不互斥，所以当获得锁之后，要再次和当前锁是否一致，只要不一致就说明这个锁实例不能再使用了，会存在线程不安全问题* @param lockName*/public static final Boolean checkLock(String lockName,ReentrantLock checkLock){ReentrantLock nowLock = lockMap.get(lockName);/**确保锁存在并且  比较两个对象是否是一个实例*/if (ObjectUtil.isNotEmpty(nowLock) && checkLock == nowLock){return true;}return false;}//使用这个方法如果有数据库操作，要加事务注解回滚数据public static final void checkLockFlag(String lockName,ReentrantLock checkLock){ReentrantLock nowLock = lockMap.get(lockName);/**确保锁存在并且  比较两个对象是否是一个实例*/if (ObjectUtil.isNotEmpty(nowLock) && checkLock == nowLock){}else{throw new RuntimeException("当前锁已失效");}}
}class LockUtilsTestClass{public static void main(String[] args) {//测试定时任务是否是单例懒加载创建   =》 目标 : 成功创建定时任务//taskTest();//测试一百个线程抢锁，锁阻塞是否生效 =》 目标 :执行业务出现一百次  后缀是同一把锁//lockTest();//测试锁被删除后，已经获取锁实例的线程是否生效  =》 目标：老锁返回友好提示 五次  √delLockTest();}/*** 测试定时任务是否是单例懒加载创建* 预期结果：* 尝试创建定时任务  100次* 尝试创建定时任务发现定时任务已经被创建  99次* 成功创建定时任务  1次*/static void   taskTest(){for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() ->{ReentrantLock testLock = LockUtilsTest.getLock("test");}).start();}}/**** 测试锁阻塞是否生效 =》 目标 同一个锁执行业务一百次*/static  void lockTest(){for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() ->{String lockName = "fe2r32r23f34t34tf34f34fd";ReentrantLock lock = LockUtilsTest.getLock(lockName);lock.lock();try {System.out.println("执行业务"+lock.toString());}finally {lock.unlock();}}).start();}}static   void delLockTest(){for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() ->{String lockName = "fe2r32r23f34t34tf34f34fd";ReentrantLock lock = LockUtilsTest.getLock(lockName);try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}lock.lock();try {if (LockUtilsTest.checkLock(lockName,lock)){//执行业务System.out.println("老锁执行业务");}else{//当前线程持有锁失效，返回友好提示System.out.println("老锁返回友好提示");}}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {lock.unlock();}}).start();}}
}

工具类优缺点：

使用ConcurrentHashMap作为锁的存储容器有以下优点：
线程安全：ConcurrentHashMap本身是线程安全的，多个线程可以并发地访问和修改它，而无需额外的同步。
高效性：ConcurrentHashMap在并发场景下通常比synchronizedMap或Hashtable等同步容器有更好的性能。
灵活性：你可以根据键（例如资源的唯一标识）动态地获取和释放锁，这使得代码更加灵活和可维护。
重用锁对象：尽可能地重用现有的锁对象，而不是为每个新的资源或操作都创建一个新的锁，如果你频繁地创建和销毁锁对象，或者维护大量的锁对象（如存储在ConcurrentHashMap中），那么这确实会增加内存消耗。每个ReentrantLock对象都会占用一定的内存空间，而且如果锁的数量非常大，那么存储这些锁的数据结构（如ConcurrentHashMap）也会占用更多的内存，当你动态地获取锁时，JVM会确保线程安全地访问锁对象，这通常涉及一些底层的同步机制，但这些机制通常不会引入大量的额外内存消耗。同样，释放锁也只是改变锁的状态，使其可以被其他线程获取，这同样是一个轻量级的操作。
注意问题
避免无限制地增长：虽然将锁存储在ConcurrentHashMap中可以限制锁对象的数量，但如果你的应用程序允许无限制地添加新的键（即资源），那么lockMap本身可能会无限制地增长，从而消耗大量内存。确保你的应用程序有适当的机制来管理资源，避免无限制地添加新的锁。