分布式锁主动续期的入门级实现-自省 | 简约而不简单

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分布式锁主动续期的入门级实现-自省 | 简约而不简单

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一、背景

《# 分布式锁上-初探》中有提到一个分布式锁应具备的功能特点中有避免死锁这一条:

如果某个客户端获得锁之后处理时间超过最大约定时间,或者持锁期间内发生了故障导致无法主动释放锁,其持有的锁也能够被其他机制正确释放,并保证后续其它客户端也能加锁,整个处理流程继续正常执行。

简单解释一下:

  1. 客户端抢到分布式锁之后开始执行任务,执行完毕后再释放分布式锁。
  2. 持锁后因客户端异常未能把锁释放,会导致锁成为永恒锁。
  3. 为了避免这种情况,在创建锁的时候给锁指定一个过期时间。
  4. 到期之后锁会被自动删除掉,这个角度看是对锁资源的一种保护。

二、理还乱?

逻辑看很简单,也很清晰,但任何事情都有两面性,自动删除自然有理,但肯定也有弊端。如果要把锁的功能做的健壮,总要从不断地自我质疑、自我反思中,理顺思路,寻找答案,我认为这属于自省式学习,以后也想尝试这种模式,一起来试试吧:

  • 问题:锁过期了会被删掉,可是任务没结束怎么办?

    如果锁被释放的时候,任务尚未执行完毕,那就可能导致其它客户端又抢到锁,任务被重复执行。

  • 问题:把锁的过期时间定的长一点?

    逻辑听起来没错,如果你能确定任务的最大耗时,那没问题;大部分情况都很难确定任务的最大耗时该是多少。

  • 问题:锁的过期时间定多长合适?

    反正会被释放,过期时间定的足够长吧;如果锁使用的频率很高,加了锁程序有bug释放不掉,服务端岂不是要出现大量的垃圾数据?思来想去,对一个健壮的分布式锁来说,过期时间设置太长了不合适,设置太短了也不合适。

  • 问题:怎么平衡?

    不长不短,主动延期!持锁期间,酌情推后锁的过期时间,以基于Redis的分布式锁来说,就需要调用 API 重置锁 key 的过期时间。当前线程持锁后在执行任务期间不能再调用 API 重试锁 key 的过期时间。

  • 问题:谁来调用API呢?

    需要使用其他的线程来执行续期。

  • 问题:给每个锁配一个线程?

    可以,如果使用分布式锁的场景中没有什么并发,一个客户端也就那么三两个锁同时存在,那就没问题。每个锁抢锁成功后,开启一个线程,在线程中通过循环给锁续期。

    public void run() {
        while (true) {
            // 续租
            action.run();
        }
    }
    复制代码
  • 问题:多久执行一次续期?

    有一些常规处理是续租间隔默认采用过期时间的1/3。若把锁的过期时间设定为与实际耗时相差不大,这样通过一两次续租基本就满足了大部分的情况。

  • 问题:为什么要触发一次续期操作呢,这不浪费资源吗?

    采用过期时间1/3间隔,若用户定义锁3秒过期,那每秒钟都有一个续期指令,有没有觉得也不太合适。

  • 问题:要不要避免续期指令太频繁?

    避免续期指令太频繁调用是有必要的,也可以增加一个续期的最小间隔时间,比如最少是5秒。可由用户自己控制续期周期,没必要一定要发起续期调用。比如任务执行大多在5秒钟,那么就把锁定为7秒,续期时间定在6秒,那么6秒内任务结束了就不用续期,即不必把过期时间定的太长,也不必执行一两次续期操作。

  • 问题:续租的间隔怎么实现?

    线程内间隔控制通常是通过 sleep() 方法,稍微精准一点的话,单位使用毫秒。

    public void run() {
        while (true) {
            // 1、间隔
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(sleepTime);
            // 2、续租
            action.run();
        }
    }
    复制代码
  • 问题:线程要关闭吧?

    释放锁的时候要主动关闭负责续期的线程,所以线程的循环里要有一个变量来控制退出 while 循环

    public void run() {
        while (isRunning) {
            // 1、间隔
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(sleepTime);
            // 2、续租
            action.run();
        }
    }
    复制代码
  • 问题:变量是跨线程访问,如何保证跨线程的可见性呢?

    在变量上增加 volatile 关键字。

    private volatile boolean isRunning = true;
    
    void cancel(){
        //控制线程退出
        this.isRunning = true;
    }
    复制代码
  • 问题:如果续期线程里在 sleep(),那就一直等 sleep() 结束?

    如果等到 sleep() 结束,就挺浪费资源的

  • 问题:能不能快速结束 sleep() 状态?

    可以,通过 interrupt(),需留意,被打断的时候会抛异常 InterruptedException

    void cancel(){
        //控制线程退出
        this.isRunning = true;
        //中断线程
        this.interrupt();
    }
    复制代码

到这里,似乎都理顺了。

image.png


三、新的思考

  • 问题:如果同时有成百上千个锁呢?

    同时有成百上千个线程在工作,你若认为没问题,不存在,那ok,不用继续看下一篇。

  • 那怎么办呢?

    可以用 Executors.newScheduledThreadPool ,里边有 scheduleAtFixedRate

  • 阿里 Java 代码规范不允许用Execurots嘛?

    image.png

  • 不能用?风险是什么?你没看累嘛?

image.png


累了吧,下一篇再聊,休息休息。

四、最后说一句

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