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synced 2025-04-19 03:01:48 +08:00
!1330 增加分段锁实现 (issue#IBYLR1@Gitee)
Merge pull request !1330 from 大阔/v5-dev
This commit is contained in:
commit
54d6b99b98
@ -1,5 +1,8 @@
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package cn.hutool.core.thread.lock;
|
package cn.hutool.core.thread.lock;
|
||||||
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||||||
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import java.util.concurrent.Semaphore;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.Lock;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
|
||||||
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
|
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
|
||||||
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
|
import java.util.concurrent.locks.StampedLock;
|
||||||
|
|
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@ -40,4 +43,101 @@ public class LockUtil {
|
|||||||
public static NoLock getNoLock(){
|
public static NoLock getNoLock(){
|
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return NO_LOCK;
|
return NO_LOCK;
|
||||||
}
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}
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|
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||||||
|
/**
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||||||
|
* 创建分段锁(强引用),使用 ReentrantLock
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|
*
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||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
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||||||
|
* @return 分段锁实例
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*/
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||||||
|
public static SegmentLock<Lock> createSegmentLock(int segments) {
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||||||
|
return SegmentLock.lock(segments);
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|
}
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|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建分段读写锁(强引用),使用 ReentrantReadWriteLock
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @return 分段读写锁实例
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|
*/
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||||||
|
public static SegmentLock<ReadWriteLock> createSegmentReadWriteLock(int segments) {
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||||||
|
return SegmentLock.readWriteLock(segments);
|
||||||
|
}
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|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建分段信号量(强引用)
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||||||
|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @param permits 每个信号量的许可数
|
||||||
|
* @return 分段信号量实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Semaphore> createSegmentSemaphore(int segments, int permits) {
|
||||||
|
return SegmentLock.semaphore(segments, permits);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建弱引用分段锁,使用 ReentrantLock,懒加载
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|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @return 弱引用分段锁实例
|
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|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Lock> createLazySegmentLock(int segments) {
|
||||||
|
return SegmentLock.lazyWeakLock(segments);
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||||||
|
}
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|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取分段锁(强引用)
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*
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|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
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|
* @param key 用于映射分段的 key
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|
* @return 对应的 Lock 实例
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|
*/
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public static Lock getSegmentLock(int segments, Object key) {
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||||||
|
return SegmentLock.lock(segments).get(key);
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||||||
|
}
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|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取分段读锁(强引用)
|
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|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @param key 用于映射分段的 key
|
||||||
|
* @return 对应的读锁实例
|
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|
*/
|
||||||
|
public static Lock getSegmentReadLock(int segments, Object key) {
|
||||||
|
return SegmentLock.readWriteLock(segments).get(key).readLock();
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取分段写锁(强引用)
|
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|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @param key 用于映射分段的 key
|
||||||
|
* @return 对应的写锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static Lock getSegmentWriteLock(int segments, Object key) {
|
||||||
|
return SegmentLock.readWriteLock(segments).get(key).writeLock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取分段信号量(强引用)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @param permits 每个信号量的许可数
|
||||||
|
* @param key 用于映射分段的 key
|
||||||
|
* @return 对应的 Semaphore 实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static Semaphore getSegmentSemaphore(int segments, int permits, Object key) {
|
||||||
|
return SegmentLock.semaphore(segments, permits).get(key);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取弱引用分段锁,懒加载
|
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|
*
|
||||||
|
* @param segments 分段数量,必须大于 0
|
||||||
|
* @param key 用于映射分段的 key
|
||||||
|
* @return 对应的 Lock 实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static Lock getLazySegmentLock(int segments, Object key) {
|
||||||
|
return SegmentLock.lazyWeakLock(segments).get(key);
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -0,0 +1,505 @@
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|
package cn.hutool.core.thread.lock;
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|
import cn.hutool.core.collection.CollUtil;
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|
import cn.hutool.core.lang.Assert;
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||||||
|
import java.lang.ref.Reference;
|
||||||
|
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
|
||||||
|
import java.lang.ref.WeakReference;
|
||||||
|
import java.util.Arrays;
|
||||||
|
import java.util.Collections;
|
||||||
|
import java.util.Date;
|
||||||
|
import java.util.List;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.Semaphore;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.TimeUnit;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceArray;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.Condition;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.Lock;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
|
||||||
|
import java.util.function.Supplier;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 分段锁工具类,支持 Lock、Semaphore 和 ReadWriteLock 的分段实现。
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|
* <p>
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|
* 通过将锁分成多个段(segments),不同的操作可以并发使用不同的段,避免所有线程竞争同一把锁。
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|
* 相等的 key 保证映射到同一段锁(如 key1.equals(key2) 时,get(key1) 和 get(key2) 返回相同对象)。
|
||||||
|
* 但不同 key 可能因哈希冲突映射到同一段,段数越少冲突概率越高。
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|
* <p>
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|
* 支持两种实现:
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|
* <ul>
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|
* <li>强引用:创建时初始化所有段,内存占用稳定。</li>
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||||||
|
* <li>弱引用:懒加载,首次使用时创建段,未使用时可被垃圾回收,适合大量段但使用较少的场景。</li>
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||||||
|
* </ul>
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|
*
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|
* @author Guava,dakuo
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|
* @since 5.8.37
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|
*/
|
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|
public abstract class SegmentLock<L> {
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||||||
|
|
||||||
|
/** 当段数大于此阈值时,使用 ConcurrentMap 替代大数组以节省内存(适用于懒加载场景) */
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|
private static final int LARGE_LAZY_CUTOFF = 1024;
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|
|
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|
private SegmentLock() {}
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||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据 key 获取对应的锁段,保证相同 key 返回相同对象。
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||||||
|
*
|
||||||
|
* @param key 非空 key
|
||||||
|
* @return 对应的锁段
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|
*/
|
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|
public abstract L get(Object key);
|
||||||
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|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 根据索引获取锁段,索引范围为 [0, size())。
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|
*
|
||||||
|
* @param index 索引
|
||||||
|
* @return 指定索引的锁段
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|
*/
|
||||||
|
public abstract L getAt(int index);
|
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|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 计算 key 对应的段索引。
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|
*
|
||||||
|
* @param key 非空 key
|
||||||
|
* @return 段索引
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|
*/
|
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|
abstract int indexFor(Object key);
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||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 获取总段数。
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|
*
|
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|
* @return 段数
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|
*/
|
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|
public abstract int size();
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|
|
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|
/**
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|
* 批量获取多个 key 对应的锁段列表,按索引升序排列,避免死锁。
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||||||
|
*
|
||||||
|
* @param keys 非空 key 集合
|
||||||
|
* @return 锁段列表(可能有重复)
|
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|
*/
|
||||||
|
public Iterable<L> bulkGet(Iterable<? extends Object> keys) {
|
||||||
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
||||||
|
List<Object> result = (List<Object>) CollUtil.newArrayList(keys);
|
||||||
|
if (CollUtil.isEmpty(result)) {
|
||||||
|
return Collections.emptyList();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int[] stripes = new int[result.size()];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < result.size(); i++) {
|
||||||
|
stripes[i] = indexFor(result.get(i));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Arrays.sort(stripes);
|
||||||
|
int previousStripe = stripes[0];
|
||||||
|
result.set(0, getAt(previousStripe));
|
||||||
|
for (int i = 1; i < result.size(); i++) {
|
||||||
|
int currentStripe = stripes[i];
|
||||||
|
if (currentStripe == previousStripe) {
|
||||||
|
result.set(i, result.get(i - 1));
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
result.set(i, getAt(currentStripe));
|
||||||
|
previousStripe = currentStripe;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
||||||
|
List<L> asStripes = (List<L>) result;
|
||||||
|
return Collections.unmodifiableList(asStripes);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// 静态工厂方法
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|
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||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建强引用的分段锁,所有段在创建时初始化。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @param supplier 锁提供者
|
||||||
|
* @param <L> 锁类型
|
||||||
|
* @return 分段锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static <L> SegmentLock<L> custom(int stripes, Supplier<L> supplier) {
|
||||||
|
return new CompactSegmentLock<>(stripes, supplier);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建强引用的可重入锁分段实例。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @return 分段锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Lock> lock(int stripes) {
|
||||||
|
return custom(stripes, PaddedLock::new);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建弱引用的可重入锁分段实例,懒加载。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @return 分段锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Lock> lazyWeakLock(int stripes) {
|
||||||
|
return lazyWeakCustom(stripes, () -> new ReentrantLock(false));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建弱引用的分段锁,懒加载。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @param supplier 锁提供者
|
||||||
|
* @param <L> 锁类型
|
||||||
|
* @return 分段锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static <L> SegmentLock<L> lazyWeakCustom(int stripes, Supplier<L> supplier) {
|
||||||
|
return stripes < LARGE_LAZY_CUTOFF
|
||||||
|
? new SmallLazySegmentLock<>(stripes, supplier)
|
||||||
|
: new LargeLazySegmentLock<>(stripes, supplier);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建强引用的信号量分段实例。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @param permits 每个信号量的许可数
|
||||||
|
* @return 分段信号量实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Semaphore> semaphore(int stripes, int permits) {
|
||||||
|
return custom(stripes, () -> new PaddedSemaphore(permits));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建弱引用的信号量分段实例,懒加载。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @param permits 每个信号量的许可数
|
||||||
|
* @return 分段信号量实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<Semaphore> lazyWeakSemaphore(int stripes, int permits) {
|
||||||
|
return lazyWeakCustom(stripes, () -> new Semaphore(permits, false));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建强引用的读写锁分段实例。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @return 分段读写锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<ReadWriteLock> readWriteLock(int stripes) {
|
||||||
|
return custom(stripes, ReentrantReadWriteLock::new);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 创建弱引用的读写锁分段实例,懒加载。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param stripes 段数
|
||||||
|
* @return 分段读写锁实例
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public static SegmentLock<ReadWriteLock> lazyWeakReadWriteLock(int stripes) {
|
||||||
|
return lazyWeakCustom(stripes, WeakSafeReadWriteLock::new);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// 内部实现类
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 弱引用安全的读写锁实现,确保读锁和写锁持有对自身的强引用。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final class WeakSafeReadWriteLock implements ReadWriteLock {
|
||||||
|
private final ReadWriteLock delegate;
|
||||||
|
|
||||||
|
WeakSafeReadWriteLock() {
|
||||||
|
this.delegate = new ReentrantReadWriteLock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public Lock readLock() {
|
||||||
|
return new WeakSafeLock(delegate.readLock(), this);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public Lock writeLock() {
|
||||||
|
return new WeakSafeLock(delegate.writeLock(), this);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 弱引用安全的锁包装类,确保持有强引用。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final class WeakSafeLock implements Lock {
|
||||||
|
private final Lock delegate;
|
||||||
|
private final WeakSafeReadWriteLock strongReference;
|
||||||
|
|
||||||
|
WeakSafeLock(Lock delegate, WeakSafeReadWriteLock strongReference) {
|
||||||
|
this.delegate = delegate;
|
||||||
|
this.strongReference = strongReference;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void lock() {
|
||||||
|
delegate.lock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
|
||||||
|
delegate.lockInterruptibly();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public boolean tryLock() {
|
||||||
|
return delegate.tryLock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public boolean tryLock(long time, java.util.concurrent.TimeUnit unit) throws InterruptedException {
|
||||||
|
return delegate.tryLock(time, unit);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void unlock() {
|
||||||
|
delegate.unlock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public Condition newCondition() {
|
||||||
|
return new WeakSafeCondition(delegate.newCondition(), strongReference);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 弱引用安全的条件包装类。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static final class WeakSafeCondition implements Condition {
|
||||||
|
private final Condition delegate;
|
||||||
|
|
||||||
|
/** 防止垃圾回收 */
|
||||||
|
private final WeakSafeReadWriteLock strongReference;
|
||||||
|
|
||||||
|
WeakSafeCondition(Condition delegate, WeakSafeReadWriteLock strongReference) {
|
||||||
|
this.delegate = delegate;
|
||||||
|
this.strongReference = strongReference;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void await() throws InterruptedException {
|
||||||
|
delegate.await();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void awaitUninterruptibly() {
|
||||||
|
delegate.awaitUninterruptibly();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException {
|
||||||
|
return delegate.awaitNanos(nanosTimeout);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
|
||||||
|
return delegate.await(time, unit);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException {
|
||||||
|
return delegate.awaitUntil(deadline);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void signal() {
|
||||||
|
delegate.signal();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public void signalAll() {
|
||||||
|
delegate.signalAll();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 抽象基类,确保段数为 2 的幂。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private abstract static class PowerOfTwoSegmentLock<L> extends SegmentLock<L> {
|
||||||
|
final int mask;
|
||||||
|
|
||||||
|
PowerOfTwoSegmentLock(int stripes) {
|
||||||
|
Assert.isTrue(stripes > 0, "Segment count must be positive");
|
||||||
|
this.mask = stripes > Integer.MAX_VALUE / 2 ? ALL_SET : ceilToPowerOfTwo(stripes) - 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
final int indexFor(Object key) {
|
||||||
|
int hash = smear(key.hashCode());
|
||||||
|
return hash & mask;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public final L get(Object key) {
|
||||||
|
return getAt(indexFor(key));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 强引用实现,使用固定数组存储段。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static class CompactSegmentLock<L> extends PowerOfTwoSegmentLock<L> {
|
||||||
|
private final Object[] array;
|
||||||
|
|
||||||
|
CompactSegmentLock(int stripes, Supplier<L> supplier) {
|
||||||
|
super(stripes);
|
||||||
|
Assert.isTrue(stripes <= Integer.MAX_VALUE / 2, "Segment count must be <= 2^30");
|
||||||
|
this.array = new Object[mask + 1];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
|
||||||
|
array[i] = supplier.get();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@SuppressWarnings("unchecked")
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public L getAt(int index) {
|
||||||
|
if (index < 0 || index >= array.length) {
|
||||||
|
throw new IllegalArgumentException("Index " + index + " out of bounds for size " + array.length);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return (L) array[index];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public int size() {
|
||||||
|
return array.length;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 小规模弱引用实现,使用 AtomicReferenceArray 存储段。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static class SmallLazySegmentLock<L> extends PowerOfTwoSegmentLock<L> {
|
||||||
|
final AtomicReferenceArray<ArrayReference<? extends L>> locks;
|
||||||
|
final Supplier<L> supplier;
|
||||||
|
final int size;
|
||||||
|
final ReferenceQueue<L> queue = new ReferenceQueue<>();
|
||||||
|
|
||||||
|
SmallLazySegmentLock(int stripes, Supplier<L> supplier) {
|
||||||
|
super(stripes);
|
||||||
|
this.size = (mask == ALL_SET) ? Integer.MAX_VALUE : mask + 1;
|
||||||
|
this.locks = new AtomicReferenceArray<>(size);
|
||||||
|
this.supplier = supplier;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public L getAt(int index) {
|
||||||
|
if (size != Integer.MAX_VALUE) {
|
||||||
|
Assert.isTrue(index >= 0 && index < size, "Index out of bounds");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ArrayReference<? extends L> existingRef = locks.get(index);
|
||||||
|
L existing = existingRef == null ? null : existingRef.get();
|
||||||
|
if (existing != null) {
|
||||||
|
return existing;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
L created = supplier.get();
|
||||||
|
ArrayReference<L> newRef = new ArrayReference<>(created, index, queue);
|
||||||
|
while (!locks.compareAndSet(index, existingRef, newRef)) {
|
||||||
|
existingRef = locks.get(index);
|
||||||
|
existing = existingRef == null ? null : existingRef.get();
|
||||||
|
if (existing != null) {
|
||||||
|
return existing;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
drainQueue();
|
||||||
|
return created;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private void drainQueue() {
|
||||||
|
Reference<? extends L> ref;
|
||||||
|
while ((ref = queue.poll()) != null) {
|
||||||
|
ArrayReference<? extends L> arrayRef = (ArrayReference<? extends L>) ref;
|
||||||
|
locks.compareAndSet(arrayRef.index, arrayRef, null);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public int size() {
|
||||||
|
return size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private static final class ArrayReference<L> extends WeakReference<L> {
|
||||||
|
final int index;
|
||||||
|
|
||||||
|
ArrayReference(L referent, int index, ReferenceQueue<L> queue) {
|
||||||
|
super(referent, queue);
|
||||||
|
this.index = index;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 大规模弱引用实现,使用 ConcurrentMap 存储段。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static class LargeLazySegmentLock<L> extends PowerOfTwoSegmentLock<L> {
|
||||||
|
final ConcurrentMap<Integer, L> locks;
|
||||||
|
final Supplier<L> supplier;
|
||||||
|
final int size;
|
||||||
|
|
||||||
|
LargeLazySegmentLock(int stripes, Supplier<L> supplier) {
|
||||||
|
super(stripes);
|
||||||
|
this.size = (mask == ALL_SET) ? Integer.MAX_VALUE : mask + 1;
|
||||||
|
this.locks = new ConcurrentHashMap<>();
|
||||||
|
this.supplier = supplier;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public L getAt(int index) {
|
||||||
|
if (size != Integer.MAX_VALUE) {
|
||||||
|
Assert.isTrue(index >= 0 && index < size, "Index out of bounds");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
L existing = locks.get(index);
|
||||||
|
if (existing != null) {
|
||||||
|
return existing;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
L created = supplier.get();
|
||||||
|
existing = locks.putIfAbsent(index, created);
|
||||||
|
return existing != null ? existing : created;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Override
|
||||||
|
public int size() {
|
||||||
|
return size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private static final int ALL_SET = ~0;
|
||||||
|
|
||||||
|
private static int ceilToPowerOfTwo(int x) {
|
||||||
|
return 1 << (Integer.SIZE - Integer.numberOfLeadingZeros(x - 1));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private static int smear(int hashCode) {
|
||||||
|
hashCode ^= (hashCode >>> 20) ^ (hashCode >>> 12);
|
||||||
|
return hashCode ^ (hashCode >>> 7) ^ (hashCode >>> 4);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 填充锁,避免缓存行干扰。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static class PaddedLock extends ReentrantLock {
|
||||||
|
long unused1;
|
||||||
|
long unused2;
|
||||||
|
long unused3;
|
||||||
|
|
||||||
|
PaddedLock() {
|
||||||
|
super(false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* 填充信号量,避免缓存行干扰。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
private static class PaddedSemaphore extends Semaphore {
|
||||||
|
long unused1;
|
||||||
|
long unused2;
|
||||||
|
long unused3;
|
||||||
|
|
||||||
|
PaddedSemaphore(int permits) {
|
||||||
|
super(permits, false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
@ -0,0 +1,207 @@
|
|||||||
|
package cn.hutool.core.thread;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
import cn.hutool.core.collection.CollUtil;
|
||||||
|
import cn.hutool.core.thread.lock.SegmentLock;
|
||||||
|
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
|
||||||
|
import org.junit.jupiter.api.Test;
|
||||||
|
|
||||||
|
import java.util.ArrayList;
|
||||||
|
import java.util.List;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.*;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.Lock;
|
||||||
|
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
|
||||||
|
|
||||||
|
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* SegmentLock 单元测试类
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
public class SegmentLockTest {
|
||||||
|
|
||||||
|
private static final int SEGMENT_COUNT = 4;
|
||||||
|
private SegmentLock<Lock> strongLock;
|
||||||
|
private SegmentLock<Lock> weakLock;
|
||||||
|
private SegmentLock<Semaphore> semaphore;
|
||||||
|
private SegmentLock<ReadWriteLock> readWriteLock;
|
||||||
|
|
||||||
|
@BeforeEach
|
||||||
|
public void setUp() {
|
||||||
|
strongLock = SegmentLock.lock(SEGMENT_COUNT);
|
||||||
|
weakLock = SegmentLock.lazyWeakLock(SEGMENT_COUNT);
|
||||||
|
semaphore = SegmentLock.semaphore(SEGMENT_COUNT, 2);
|
||||||
|
readWriteLock = SegmentLock.readWriteLock(SEGMENT_COUNT);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testSize() {
|
||||||
|
assertEquals(SEGMENT_COUNT, strongLock.size());
|
||||||
|
assertEquals(SEGMENT_COUNT, weakLock.size());
|
||||||
|
assertEquals(SEGMENT_COUNT, semaphore.size());
|
||||||
|
assertEquals(SEGMENT_COUNT, readWriteLock.size());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testGetWithSameKey() {
|
||||||
|
// 相同 key 应返回相同锁
|
||||||
|
String key1 = "testKey";
|
||||||
|
String key2 = new String("testKey"); // equals 但不同对象
|
||||||
|
Lock lock1 = strongLock.get(key1);
|
||||||
|
Lock lock2 = strongLock.get(key2);
|
||||||
|
assertSame(lock1, lock2, "相同 key 应返回同一锁对象");
|
||||||
|
|
||||||
|
Lock weakLock1 = weakLock.get(key1);
|
||||||
|
Lock weakLock2 = weakLock.get(key2);
|
||||||
|
assertSame(weakLock1, weakLock2, "弱引用锁相同 key 应返回同一锁对象");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testGetAt() {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < SEGMENT_COUNT; i++) {
|
||||||
|
Lock lock = strongLock.getAt(i);
|
||||||
|
assertNotNull(lock, "getAt 返回的锁不应为 null");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> strongLock.getAt(SEGMENT_COUNT),
|
||||||
|
"超出段数的索引应抛出异常");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testBulkGet() {
|
||||||
|
List<String> keys = CollUtil.newArrayList("key1", "key2", "key3");
|
||||||
|
Iterable<Lock> locks = strongLock.bulkGet(keys);
|
||||||
|
List<Lock> lockList = CollUtil.newArrayList(locks);
|
||||||
|
|
||||||
|
assertEquals(3, lockList.size(), "bulkGet 返回的锁数量应与 key 数量一致");
|
||||||
|
|
||||||
|
// 检查顺序性
|
||||||
|
int prevIndex = -1;
|
||||||
|
for (Lock lock : lockList) {
|
||||||
|
int index = findIndex(strongLock, lock);
|
||||||
|
assertTrue(index >= prevIndex, "bulkGet 返回的锁应按索引升序");
|
||||||
|
prevIndex = index;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testLockConcurrency() throws InterruptedException {
|
||||||
|
int threadCount = SEGMENT_COUNT * 2;
|
||||||
|
CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1);
|
||||||
|
CountDownLatch endLatch = new CountDownLatch(threadCount);
|
||||||
|
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
|
||||||
|
List<String> keys = new ArrayList<>();
|
||||||
|
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
|
||||||
|
keys.add("key" + i);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
|
||||||
|
final String key = keys.get(i);
|
||||||
|
executor.submit(() -> {
|
||||||
|
try {
|
||||||
|
startLatch.await();
|
||||||
|
Lock lock = strongLock.get(key);
|
||||||
|
lock.lock();
|
||||||
|
try {
|
||||||
|
Thread.sleep(100); // 模拟工作
|
||||||
|
} finally {
|
||||||
|
lock.unlock();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} catch (InterruptedException e) {
|
||||||
|
Thread.currentThread().interrupt();
|
||||||
|
} finally {
|
||||||
|
endLatch.countDown();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
});
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
startLatch.countDown();
|
||||||
|
assertTrue(endLatch.await(2000, java.util.concurrent.TimeUnit.MILLISECONDS),
|
||||||
|
"并发锁测试应在 2 秒内完成");
|
||||||
|
executor.shutdown();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testSemaphore() {
|
||||||
|
Semaphore sem = semaphore.get("testKey");
|
||||||
|
assertEquals(2, sem.availablePermits(), "信号量初始许可应为 2");
|
||||||
|
|
||||||
|
sem.acquireUninterruptibly(2);
|
||||||
|
assertEquals(0, sem.availablePermits(), "获取所有许可后应为 0");
|
||||||
|
|
||||||
|
sem.release(1);
|
||||||
|
assertEquals(1, sem.availablePermits(), "释放一个许可后应为 1");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testReadWriteLock() throws InterruptedException {
|
||||||
|
ReadWriteLock rwLock = readWriteLock.get("testKey");
|
||||||
|
Lock readLock = rwLock.readLock();
|
||||||
|
Lock writeLock = rwLock.writeLock();
|
||||||
|
|
||||||
|
// 测试读锁可重入
|
||||||
|
readLock.lock();
|
||||||
|
assertTrue(readLock.tryLock(), "读锁应允许多个线程同时持有");
|
||||||
|
readLock.unlock();
|
||||||
|
readLock.unlock();
|
||||||
|
|
||||||
|
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
|
||||||
|
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
|
||||||
|
AtomicBoolean readLockAcquired = new AtomicBoolean(false);
|
||||||
|
|
||||||
|
writeLock.lock();
|
||||||
|
executor.submit(() -> {
|
||||||
|
readLockAcquired.set(readLock.tryLock());
|
||||||
|
latch.countDown();
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
latch.await(500, TimeUnit.MILLISECONDS);
|
||||||
|
assertFalse(readLockAcquired.get(), "写锁持有时读锁应失败");
|
||||||
|
writeLock.unlock();
|
||||||
|
|
||||||
|
executor.shutdown();
|
||||||
|
executor.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testWeakReferenceCleanup() throws InterruptedException {
|
||||||
|
SegmentLock<Lock> weakLockLarge = SegmentLock.lazyWeakLock(1024); // 超过 LARGE_LAZY_CUTOFF
|
||||||
|
Lock lock = weakLockLarge.get("testKey");
|
||||||
|
|
||||||
|
System.gc();
|
||||||
|
Thread.sleep(100);
|
||||||
|
|
||||||
|
// 弱引用锁未被其他引用,应仍可获取
|
||||||
|
Lock lockAgain = weakLockLarge.get("testKey");
|
||||||
|
assertSame(lock, lockAgain, "弱引用锁未被回收时应返回同一对象");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testInvalidSegmentCount() {
|
||||||
|
assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> SegmentLock.lock(0),
|
||||||
|
"段数为 0 应抛出异常");
|
||||||
|
assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> SegmentLock.lock(-1),
|
||||||
|
"负段数应抛出异常");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
@Test
|
||||||
|
public void testHashDistribution() {
|
||||||
|
SegmentLock<Lock> lock = SegmentLock.lock(4);
|
||||||
|
int[] counts = new int[4];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 100; i++) {
|
||||||
|
int index = findIndex(lock, lock.get("key" + i));
|
||||||
|
counts[index]++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for (int count : counts) {
|
||||||
|
assertTrue(count > 0, "每个段都应至少被分配到一个 key");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private int findIndex(SegmentLock<Lock> lock, Lock target) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < lock.size(); i++) {
|
||||||
|
if (lock.getAt(i) == target) {
|
||||||
|
return i;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return -1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
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