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什么时候用synchronized？什么时候用分布式锁？

article 2025/1/9 21:08:46

前言

最近在做项目的时候，遇到一个并发问题，当时一门心思的想着要加锁，一开始加的是分布式锁，后来测试过程中发现这个锁加的太重了，也没实现自己的要求，就开始思考是不是方向有问题了，于是又来复习下这方面的内容。

本地资源和外部数据源

  1. 本地资源和外部数据源的基本概念

    • 本地资源：在单 JVM 环境下，资源如果是在应用程序自己的内存空间（如堆内存中的对象、方法区中的静态变量）或者本地文件系统中（应用程序所在服务器的本地硬盘上的文件），这些都属于本地资源。例如，一个简单的ArrayList对象存储在堆内存中，被应用程序内部的方法使用，这就是本地资源。
    • 外部数据源：外部数据源是指存储在应用程序所在 JVM 之外的存储系统中的数据。这些存储系统可以通过网络进行访问，并且通常是为多个应用程序（可能是多个 JVM）提供数据存储和读取服务的。

  2. 常见的外部数据源类型及识别方法

    • 分布式数据库
      • 连接方式：如果你的应用程序通过网络连接（如使用 JDBC 驱动，并配置了数据库服务器的 IP 地址、端口号、用户名和密码）来访问数据库（如 MySQL Cluster、Oracle RAC 等），那么这个数据库就是外部数据源。例如，在配置文件中有类似jdbc:mysql://database - server - ip:3306/mydatabase这样的数据库连接字符串，就表明是在访问外部的数据库服务器。
      • 多应用共享特征：多个不同的应用程序（不同的 JVM）可以连接到同一个分布式数据库，并且可以对数据库中的表进行读写操作。例如，一个电商系统中的用户服务和订单服务都连接到同一个 MySQL 数据库，它们通过不同的数据库表（如用户表和订单表）来存储和获取数据，这个 MySQL 数据库就是外部数据源。
    • 分布式缓存（如 Redis、Memcached）
      • 连接与配置：当你通过特定的客户端库（如 Jedis 用于 Redis）和配置信息（包括服务器地址、端口号等）来连接缓存系统时，这就是外部数据源。例如，在代码中有Jedis jedis = new Jedis("redis - server - ip", 6379);这样的代码，就表明是在连接外部的 Redis 缓存服务器。
      • 共享缓存数据：多个应用程序（不同的 JVM）可以向缓存中存储数据和获取数据。比如，多个微服务可以将一些经常访问的数据（如用户登录信息、商品热门列表等）存储在 Redis 缓存中，并且可以共享这些缓存数据，这种情况下 Redis 就是外部数据源。
    • 分布式文件系统（如 Ceph、HDFS）
      • 访问接口与协议：如果应用程序通过特定的文件系统客户端库和网络协议（如 Ceph 的 librados 库、HDFS 的 Java API）来访问文件系统中的文件，那么这个文件系统就是外部数据源。例如，在代码中有FileSystem fs = FileSystem.get(new Configuration());（HDFS 的 Java API）这样的代码，并且配置指向了远程的 HDFS 服务器，就表明是在访问外部的分布式文件系统。
      • 多应用共享文件资源：多个不同的应用程序（不同的 JVM）可以对分布式文件系统中的文件进行读写操作。例如，一个大数据处理系统中的多个数据处理任务（分布在不同的 JVM）可以从 HDFS 中读取数据文件，并将处理后的结果写回到 HDFS 中的其他文件，这里的 HDFS 就是外部数据源。
    • 消息队列（如 RabbitMQ、Kafka）
      • 连接与消息发送 / 接收机制：当应用程序通过特定的客户端库（如 RabbitMQ 的 Java 客户端、Kafka 的 Java 客户端）和配置信息（包括服务器地址、端口号、队列名称等）来连接消息队列，并通过发送和接收消息来进行通信时，消息队列就是外部数据源。例如，在代码中有ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory(); factory.setHost("mq - server - ip");（RabbitMQ 的 Java 客户端）这样的代码，就表明是在连接外部的消息队列服务器。
      • 多应用消息交互：多个不同的应用程序（不同的 JVM）可以通过消息队列进行消息传递。比如，一个订单服务通过消息队列向库存管理服务发送库存更新消息，库存管理服务接收这些消息并进行库存处理，这里的消息队列就是外部数据源。

什么时候用synchronized？什么时候用分布式锁？ 

  1. synchronized 的适用情况

    • 单机环境简单并发场景：如果你的应用是在一台机器上运行，并且只是要防止同一个 Java 程序（JVM）里的多个线程同时访问某个共享资源，比如一个本地的缓存数据结构，或者一个本地文件的读写操作，就可以用 synchronized。它就像是给你家里（JVM）的某个房间（共享资源）上了一把锁，只有拿到这把钥匙（锁）的家庭成员（线程）才能进入这个房间。
    • 资源访问频率不高的情况：当对共享资源的访问不是很频繁，而且你可以接受一定程度的性能损耗（因为 synchronized 相对比较 “重”，会有一些性能开销）。例如一个小型工具类中的方法，偶尔会被多个线程调用，使用 synchronized 可以简单地保证方法执行的互斥性。

  2. 分布式锁的适用情况

    • 分布式系统场景：当你的应用是分布在多台机器上，像一个大型的电商系统，订单服务部署在多个服务器上。这些服务器上的程序可能会同时操作一些共享资源，如全局库存数量。这时候单机的 synchronized 就不管用了，因为它只能控制一台机器上的线程，需要分布式锁来协调不同机器上的程序对共享资源的访问，就好像在多栋楼（不同服务器）之间共享一个仓库（共享资源），需要一种能跨楼控制仓库访问的锁。
    • 高并发且数据一致性要求极高的场景：在高并发环境下，对共享资源的操作必须保证严格的一致性，如金融系统中的账户余额操作。分布式锁可以确保在大量并发请求时，只有一个请求能够修改账户余额，避免数据混乱，就像银行（高并发系统）里多个柜员（不同的服务器请求）操作同一个账户（共享资源）时，需要一种严格的锁机制来保证账户余额的准确。

实例介绍

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.function.Function;

// 定义一个枚举类型表示游戏角色的职业
enum GameRoleClassEnum {
    WARRIOR, MAGE, ROGUE, PRIEST
}

// 定义游戏角色配置类
class GameRoleConfiguration {
    private int health;
    private int attack;
    private int defense;
    private GameRoleClassEnum roleClass;

    public int getHealth() {
        return health;
    }

    public void setHealth(int health) {
        this.health = health;
    }

    public int getAttack() {
        return attack;
    }

    public void setAttack(int attack) {
        this.attack = attack;
    }

    public int getDefense() {
        return defense;
    }

    public void setDefense(int defense) {
        this.defense = defense;
    }

    public GameRoleClassEnum getRoleClass() {
        return roleClass;
    }

    public void setRoleClass(GameRoleClassEnum roleClass) {
        this.roleClass = roleClass;
    }
}

// 定义游戏角色配置工厂类
class GameRoleConfigFactory {
    public static GameRoleConfiguration getGameRoleConfigByType(Integer type) {
        GameRoleConfiguration config = new GameRoleConfiguration();
        switch (type) {
            case 1:
                config.setRoleClass(GameRoleClassEnum.WARRIOR);
                config.setHealth(100);
                config.setAttack(20);
                config.setDefense(15);
                break;
            case 2:
                config.setRoleClass(GameRoleClassEnum.MAGE);
                config.setHealth(60);
                config.setAttack(30);
                config.setDefense(5);
                break;
            case 3:
                config.setRoleClass(GameRoleClassEnum.ROGUE);
                config.setHealth(70);
                config.setAttack(25);
                config.setDefense(8);
                break;
            case 4:
                config.setRoleClass(GameRoleClassEnum.PRIEST);
                config.setHealth(80);
                config.setAttack(10);
                config.setDefense(12);
                break;
            default:
                break;
        }
        return config;
    }
}

// 游戏角色配置工具类
public class GameRoleUtil {

    private static final int DEFAULT_HEALTH = 50;
    private static final int DEFAULT_ATTACK = 10;
    private static final int DEFAULT_DEFENSE = 8;

    private static final Map<Integer, Function<Integer, GameRoleConfiguration>> roleConfigFunctionMap = new HashMap<>();

    static {
        // 为不同类型的游戏角色配置注册对应的创建函数
        roleConfigFunctionMap.put(1, GameRoleConfigFactory::getGameRoleConfigByType);
        roleConfigFunctionMap.put(2, GameRoleConfigFactory::getGameRoleConfigByType);
        roleConfigFunctionMap.put(3, GameRoleConfigFactory::getGameRoleConfigByType);
        roleConfigFunctionMap.put(4, GameRoleConfigFactory::getGameRoleConfigByType);
    }

    /**
     * 生成游戏角色配置
     *
     * @param type    角色类型
     * @param health  生命值
     * @param attack  攻击力
     * @param defense 防御力
     * @return 生成的游戏角色配置
     */
    public static GameRoleConfiguration generateGameRoleConfig(Integer type, Integer health, Integer attack, Integer defense) {
        Function<Integer, GameRoleConfiguration> generateFunction = roleConfigFunctionMap.get(type);
        GameRoleConfiguration roleConfig = generateFunction.apply(type);
        health = health == null? DEFAULT_HEALTH : health;
        attack = attack == null? DEFAULT_ATTACK : attack;
        defense = defense == null? DEFAULT_DEFENSE : defense;
        roleConfig.setHealth(health);
        roleConfig.setAttack(attack);
        roleConfig.setDefense(defense);
        return roleConfig;
    }
}

总结

写着写着突然发现有些基本功丢失了，常拾常新。

 


http://www.kler.cn/a/473458.html

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