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楼主总结的不错。
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有个问题,Sample 1中,为了控制线程的启动时机,博主实际 ...
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不知道楼主是否对zookeeper实现的分布式锁进行过性能测试 ...
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Distributed Lock
关于ID Generator,想必大多数项目都有应用。跟按需生成ID相比,预生成一定数量的ID并加以缓存的方式更有助于提升性能。预生成ID的时机,通常是在发现缓存的ID用尽的时候。这种方式有个缺陷,即从调用者的角度来看每次取得ID所花费的时间可能并不均等。
如果应用要求每次取得ID时都要尽可能的快且时间均等,那么ID Generator可以在发现缓存的ID用尽之前进行预生成,保持缓存中总是有可用的ID(例如每次预生成100个ID,在缓存中只剩下20个ID的时机再次进行预生成)。这种做法面临的主要问题就是并发控制。以及预生成时如果抛出异常, 那么该异常如何传播给请求ID的调用者(在预生成的时候,可能并没有没有线程在请求ID)。
以下是一段笔者在项目中采用的代码片段, 首先是IdGenerator接口,以及几个跟ID生成相关的异常:
public interface IdGenerator<T> { T nextId(); } public class GenerationException extends NestableRuntimeException { ... } public class GenerationInterruptedException extends GenerationException { ... } public class GenerationTimeoutException extends GenerationException { ... }
接下来是跟ID预生成相关的接口IdLoader
public interface IdLoader<T> { List<T> load() throws Exception; }
CachedIdGenerator是IdGenerator的一个实现,用于对ID缓存的管理,以及在适当的时机调用IdLoader进行ID的预生成。其最重要的一个属性是preLoadThreshold,通过调整这个属性的值,便可以控制ID预生成的时机:
- 负值:在发现缓存中的已经没有可用的ID进行分配时生成。生成ID的过程中,调用nextId()方法的线程会被阻塞。
- 0:在分配了缓存中的最后一个ID时生成,由于此时缓存中有最后一个可用的ID,因此调用nextId()方法的线程不会被阻塞。
- 正值:在缓存中的ID个数小于还有该阀值时生成,调用nextId()方法的线程不会被阻塞。
关于CachedIdGenerator的并发控制:
- 如果多个线程同时调用nextId()方法,那么通过排他锁进行控制。
- CachedIdGenerator内部使用一个单独的线程(以下成load线程)进行ID预生成(即调用IdLoader的load()方法的线程)。
- 如果某次对nextId()方法的调用触发了ID预生成,那么在ID预生成结束之前该线程一直被阻塞。如果此时还有其它线程调用nextId()方法,那么这些线程也会被阻塞,即不会同时重复触发ID预生成。
- 如果IdLoader的load()方法抛出异常,那么CachedIdGenerator对该异常的处理区分以下两个场景:1 如果此时有调用nextId()方法的线程被阻塞,那么该异常会被传播给调用nextId()方法的线程;2 如果此时没有调用nextId()方法的线程被阻塞,那么CachedIdGenerator会将该异常记录到日志中,同时将 preLoadThreshold 自动调整为-1。在最终缓存的中的ID用尽时,才会再次触发ID预生成,此时调用nextId()方法的线程一定被阻塞,如果IdLoader的load 方法再次抛出异常,那么这个异常会被传播给调用nextId()方法的线程。
import java.util.LinkedList; import java.util.List; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.TimeoutException; import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory; public class CachedIdGenerator<T> implements IdGenerator<T> { // private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CachedIdGenerator.class); // private final AsyncIdLoader loader; private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private final LinkedList<T> cache = new LinkedList<T>(); private final AtomicBoolean verbose = new AtomicBoolean(false); private final AtomicInteger preLoadThreshold = new AtomicInteger(0); /** * */ public CachedIdGenerator(IdLoader<T> loader) { this(loader, 0); } public CachedIdGenerator(IdLoader<T> loader, int preLoadThreshold) { this.loader = new AsyncIdLoader(loader); this.preLoadThreshold.set(preLoadThreshold); } /** * */ public final T nextId() { try { while(true) { final Future<T> f = next(); final T r = f.get(); if(r != null) { return r; } } } catch (InterruptedException e) { throw new GenerationInterruptedException(e); } catch(ExecutionException e) { throw new GenerationException(((ExecutionException)e).getCause()); } catch(Exception e) { throw new GenerationException(e); } } public final T nextId(long timeout, TimeUnit unit) { try { while(true) { // final long now = System.nanoTime(); final Future<T> f = next(); final T r = f.get(timeout, unit); if(r != null) { return r; } // timeout -= unit.convert(System.nanoTime() - now, TimeUnit.NANOSECONDS); if(timeout < 0) { throw new TimeoutException(); } } } catch(TimeoutException e) { throw new GenerationTimeoutException(e); } catch (InterruptedException e) { throw new GenerationInterruptedException(e); } catch(ExecutionException e) { throw new GenerationException(((ExecutionException)e).getCause()); } catch(Exception e) { throw new GenerationException(e); } } public boolean isVerbose() { return verbose.get(); } public void setVerbose(boolean verbose) { this.verbose.set(verbose); } public void disablePreLoad() { this.preLoadThreshold.set(-1); } public int getPreLoadThreshold() { return preLoadThreshold.get(); } public void setPreLoadThreshold(int threshold) { this.preLoadThreshold.set(threshold); } /** * */ protected Future<T> next() { Future<T> r = null; this.lock.lock(); try { // if(!this.cache.isEmpty()) { final DummyFuture<T> df = new DummyFuture<T>(); df.setResult(this.cache.removeFirst()); r = df; } // if(r == null) { r = this.loader.load(); } else if(cache.size() <= this.preLoadThreshold.get()) { this.loader.load(); } } finally { this.lock.unlock(); } return r; } /** * */ protected class AsyncIdLoader { // private final IdLoader<T> loader; private final ExecutorService executor; private final AtomicReference<Future<T>> result = new AtomicReference<Future<T>>(); /** * */ public AsyncIdLoader(IdLoader<T> loader) { this.loader = loader; this.executor = Executors.newFixedThreadPool(1, new XThreadFactory(getClass().getSimpleName(), true)); } /** * */ public Future<T> load() { // final Future<T> current = this.result.get(); if(current != null) { // Loading is in progress return current; } // final Future<T> r = this.executor.submit(new Callable<T>() { public T call() throws Exception { List<T> ids = null; try { // if(isVerbose() && LOGGER.isInfoEnabled()) { LOGGER.info("start to load ids, loader: {}", loader); } // ids = loader.load(); // if(isVerbose() && LOGGER.isInfoEnabled()) { LOGGER.info("ids were successfully loaded, count: {}, loader: {}", (ids == null ? 0 : ids.size()), loader); } return null; } catch (Exception e) { disablePreLoad(); LOGGER.warn("unhandled exception in id loader: " + loader + ", pre-loading was disabled", e); throw e; } finally { // lock.lock(); try { result.set(null); if(ids != null && ids.size() > 0) { cache.addAll(ids); } } finally { lock.unlock(); } } } }); // this.result.set(r); return r; } } }
最后是CachedIdGenerator用到的几个工具类:
public class XThreadFactory implements ThreadFactory { // private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(XThreadFactory.class); // private String name; private boolean daemon; private UncaughtExceptionHandler uncaughtExceptionHandler; private final ConcurrentHashMap<String, AtomicLong> sequences; /** * */ public XThreadFactory() { this(null, false, null); } public XThreadFactory(String name) { this(name, false, null); } public XThreadFactory(String name, boolean daemon) { this(name, daemon, null); } public XThreadFactory(String name, boolean daemon, UncaughtExceptionHandler handler) { this.name = name; this.daemon = daemon; this.uncaughtExceptionHandler = handler; this.sequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicLong>(); } /** * */ public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public boolean isDaemon() { return daemon; } public void setDaemon(boolean daemon) { this.daemon = daemon; } public UncaughtExceptionHandler getUncaughtExceptionHandler() { return uncaughtExceptionHandler; } public void setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler handler) { this.uncaughtExceptionHandler = handler; } /** * */ public Thread newThread(Runnable r) { // Thread t = new Thread(r); t.setDaemon(this.daemon); // String prefix = this.name; if(prefix == null || prefix.equals("")) { prefix = getInvoker(2); } t.setName(prefix + "-" + getSequence(prefix)); // if(this.uncaughtExceptionHandler != null) { t.setUncaughtExceptionHandler(this.uncaughtExceptionHandler); } else { t.setUncaughtExceptionHandler(new UncaughtExceptionHandler() { public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { LOGGER.error("unhandled exception in thread: " + t.getId() + ":" + t.getName(), e); } }); } // return t; } /** * */ private String getInvoker(int depth) { Exception e = new Exception(); StackTraceElement[] stes = e.getStackTrace(); if(stes.length > depth) { return ClassUtils.getShortClassName(stes[depth].getClassName()); } return getClass().getSimpleName(); } private long getSequence(String invoker) { AtomicLong r = this.sequences.get(invoker); if(r == null) { r = new AtomicLong(0); AtomicLong previous = this.sequences.putIfAbsent(invoker, r); if(previous != null) { r = previous; } } return r.incrementAndGet(); } } public class DummyFuture<V> implements Future<V> { // private volatile V result; private volatile Throwable throwable; /** * */ public boolean isDone() { return true; } public boolean isCancelled() { return false; } public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) { return false; } public V get() throws InterruptedException, ExecutionException { if(throwable != null) { throw new ExecutionException(throwable); } else { return result; } } public V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException { return get(); } /** * */ public void setResult(V result) { this.result = result; } public void setThrowable(Throwable throwable) { this.throwable = throwable; } } public class XFuture<V> implements Future<V> { // private volatile V result; private volatile Object id; private volatile Throwable throwable; private CountDownLatch done = new CountDownLatch(1); /** * */ public XFuture() { this(null); } public XFuture(Object id) { this.id = id; } /** * */ public boolean isDone() { return done.getCount() != 1; } public boolean isCancelled() { return false; } public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) { return false; } public V get() throws InterruptedException, ExecutionException { // done.await(); // if(throwable != null) { throw new ExecutionException(throwable); } else { return result; } } public V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException { // if(!done.await(timeout, unit)) { throw new TimeoutException("failed to get in timeout: " + timeout + ", unit: " + unit); } // if(throwable != null) { throw new ExecutionException(throwable); } else { return result; } } /** * */ public Object getId() { return id; } public void setResult(V result) { this.result = result; this.done.countDown(); } public void setThrowable(Throwable throwable) { this.throwable = throwable; this.done.countDown(); } }
评论
2 楼
whitesock
2010-06-15
比如说通过数据库的某个值生成ID
1 每次对其加1,生成100个ID至少需要100次数据库访问。
2 每次对其加100, 那么生成100个ID只需要1次数据库访问。
1 每次对其加1,生成100个ID至少需要100次数据库访问。
2 每次对其加100, 那么生成100个ID只需要1次数据库访问。
1 楼
hellojinjie
2010-06-15
恕我愚钝,id 的生成缓不缓存和性能有什么关系呢?
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