Java并发编程实战总结

Posted 2020-12-09 johnson-lin

前提

首先该场景是一个酒店开房的业务。为了朋友们阅读简单，我把业务都简化了。
业务：开房后会添加一条账单，添加一条房间排期记录，房间排期主要是为了房间使用的时间不冲突。如：账单A，使用房间1，使用时间段为2020-06-01 12:00 - 2020-06-02 12:00 ，那么还需要使用房间1开房的时间段则不能与账单A的时间段冲突。

业务类

为了简单起见，我把几个实体类都简化了。

账单类

public class Bill {
    // 账单号
    private String serial;

    // 房间排期id
    private Integer room_schedule_id;
    // ...get set
}

房间类

// 房间类
public class Room {
    private Integer id;

    // 房间名
    private String name;
    // get set...
}

房间排期类

import java.sql.Timestamp;

public class RoomSchedule {
    private Integer id;
    
    // 房间id
    private Integer roomId;

    // 开始时间
    private Timestamp startTime;

    // 结束时间
    private Timestamp endTime;
    // ...get set
}

实战

并发实战当然少不了Jmeter压测工具，传送门： https://jmeter.apache.org/download_jmeter.cgi
为了避免有些小伙伴访问不到官网，我上传到了百度云：链接：https://pan.baidu.com/s/1c9l3Ri0KzkdIkef8qtKZeA
提取码：kjh6

初次实战（sychronized）

第一次进行并发实战，我是首先想到sychronized关键字的。没办法，基础差。代码如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;

import java.sql.Timestamp;

/**
 * 开房业务类
 */
@Service
public class OpenRoomService {
    @Autowired
    DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager;
    @Autowired
    TransactionDefinition transactionDefinition;

    public void openRoom(Integer roomId, Timestamp startTime, Timestamp endTime) {
        // 开启事务
        TransactionStatus transaction = dataSourceTransactionManager.getTransaction(transactionDefinition);
        try {
            synchronized (RoomSchedule.class) {
                if (isConflict(roomId, startTime, endTime)) {
                    // throw exception
                }
                // 添加房间排期...
                // 添加账单

                // 提交事务
                dataSourceTransactionManager.commit(transaction);
            }
        } catch (Exception e) {
            // 回滚事务
            dataSourceTransactionManager.rollback(transaction);
            throw e;
        }
    }

    public boolean isConflict(Integer roomId, Timestamp startTime, Timestamp endTime) {
        // 判断房间排期是否有冲突...
    }
}

1. sychronized（RoomSchedule.class），相当于的开房业务都是串行的。不管开房间1还是房间2。都需要等待上一个线程执行完开房业务，后续才能执行。这并不好哦。
2. 事务必须在同步代码块sychronized中提交，这是必须的。否则当线程A使用房间1开房，同步代码块执行完，事务还未提交，线程B发现房间1的房间排期没有冲突，那么此时是有问题的。

错误点： 有些朋友可能会想到都是串行执行了，为什么不把synchronized关键字写到方法上？
首先openRoom方法是非静态方法，那么synchronized锁定的就是this对象。而Spring中的@Service注解类是多例的，所以并不能把synchronized关键字添加到方法上。

二次改进(等待-通知机制)

因为上面的例子当中，开房操作都是串行的。而实际情况使用房间1开房和房间2开房应该是可以并行才对。如果我们使用synchronized（Room实例）可以吗？答案是不行的。
在第三章 解决原子性问题当中，我讲到了使用锁必须是不可变对象，若把可变对象作为锁，当可变对象被修改时相当于换锁，这里的锁讲的就是synchronized锁定的对象，也就是Room实例。因为Room实例是可变对象（set方法修改实例的属性值，说明为可变对象），所以不能使用synchronized（Room实例）。
在这次改进当中，我使用了第五章 等待-通知机制，我添加了RoomAllocator房间资源分配器，当开房的时候需要在RoomAllocator当中获取锁资源，获取失败则线程进入wait()等待状态。当线程释放锁资源则notiryAll()唤醒所有等待中的线程。
RoomAllocator房间资源分配器代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 房间资源分配器（单例类）
 */
public class RoomAllocator {
    private final static RoomAllocator instance = new RoomAllocator();

    private final List<Integer> lock = new ArrayList<>();

    private RoomAllocator() {}

    /**
     * 获取锁资源
     */
    public synchronized void lock(Integer roomId) throws InterruptedException {
        // 是否有线程已占用该房间资源
        while (lock.contains(roomId)) {
            // 线程等待
            wait();
        }

        lock.add(roomId);
    }

    /**
     * 释放锁资源
     */
    public synchronized void unlock(Integer roomId) {
        lock.remove(roomId);
        // 唤醒所有线程
        notifyAll();
    }

    public static RoomAllocator getInstance() {
        return instance;
    }
}

开房业务只需要修改openRoom的方法，修改如下：

    public void openRoom(Integer roomId, Timestamp startTime, Timestamp endTime) throws InterruptedException {
        RoomAllocator roomAllocator = RoomAllocator.getInstance();
        // 开启事务
        TransactionStatus transaction = dataSourceTransactionManager.getTransaction(transactionDefinition);
        try {
            roomAllocator.lock(roomId);
            if (isConflict(roomId, startTime, endTime)) {
                // throw exception
            }
            // 添加房间排期...
            // 添加账单

            // 提交事务
            dataSourceTransactionManager.commit(transaction);
        } catch (Exception e) {
            // 回滚事务
            dataSourceTransactionManager.rollback(transaction);
            throw e;
        } finally {
            roomAllocator.unlock(roomId);
        }
    }

那么此次修改后，使用房间1开房和房间2开房就可以并行执行了。

总结

上面的例子可能会有其他更好的方法去解决，但是我的实力不允许我这么做....。这个例子也是我自己在项目中搞事情搞出来的。毕竟没有实战经验，只有理论，不足以学好并发。希望大家也可以在项目中搞事情[坏笑]，当然不能瞎搞。
后续如果在其他场景用到了并发，也会继续写并发实战的文章哦~

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