序言
上一节我们学习了异步查询转同步的 7 种实现方式，今天我们就来学习一下，如何对其进行封装，使其成为一个更加便于使用的工具。
思维导图如下：
拓展阅读
java 手写并发框架（1）异步查询转同步的 7 种实现方式
异步转同步的便利性
实现方式
- 循环等待
- wait & notify
- 使用条件锁
- 使用 CountDownLatch
- 使用 CyclicBarrier
- Future
- Spring EventListener
上一节我们已经对上面的 7 种实现方式进行了详细的介绍，没有看过的同学可以去简单回顾一下。
但是这样个人觉得还是不够方便，懒惰是进步的阶梯。
更进一步简化
我们希望达到下面的效果：
@Sync
public String queryId() {
System.out.println("开始查询");
return id;
}
@SyncCallback(value = "queryId")
public void queryIdCallback() {
System.out.println("回调函数执行");
id = "123";
}通过注解直接需要同步的方法，和回调的方法，代码中直接调用即可。
我们首先实现基于字节码增强的版本，后续将实现整合 spring, springboot 的版本。
锁的代码实现
锁的定义
我们将原来的实现抽象为加锁和解锁，为了便于拓展，接口定义如下:
package com.github.houbb.sync.api.api;
/**
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public interface ISyncLock {
/**
* 等待策略
* @param context 上下文
* @since 0.0.1
*/
void lock(final ISyncLockContext context);
/**
* 解锁策略
* @param context 上下文
* @since 0.0.1
*/
void unlock(final ISyncUnlockContext context);
}其中上下文加锁和解锁做了区分，不过暂时内容是一样的。
主要是超时时间和单位：
package com.github.houbb.sync.api.api;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public interface ISyncLockContext {
/**
* 超时时间
* @return 结果
*/
long timeout();
/**
* 超时时间单位
* @return 结果
*/
TimeUnit timeUnit();
}锁策略实现
我们本节主要实现下上一节中的几种锁实现。
目前我们选择其中的是个进行实现：
wait & notify
package com.github.houbb.sync.core.support.lock;
import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import com.github.houbb.sync.api.exception.SyncRuntimeException;
/**
* 等待通知同步
*
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public class WaitNotifyLock implements ISyncLock {
private static final Log log = LogFactory.getLog(WaitNotifyLock.class);
/**
* 声明对象
*/
private final Object lock = new Object();
@Override
public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {
synchronized (lock) {
try {
long timeoutMills = context.timeUnit().toMillis(context.timeout());
log.info("进入等待，超时时间为：{}ms", timeoutMills);
lock.wait(timeoutMills);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("中断异常", e);
throw new SyncRuntimeException(e);
}
}
}
@Override
public void unlock(ISyncUnlockContext context) {
synchronized (lock) {
log.info("唤醒所有等待线程");
lock.notifyAll();
}
}
}加锁的部分比较简单，我们从上下文中获取超时时间和超时单位，直接和上一节内容类似，调用即可。
至于上下文中的信息是怎么来的，我们后续就会讲解。
条件锁实现
这个在有了上一节的基础之后也非常简单。
核心流程：
（1）创建锁
（2）获取锁的 condition
（3）执行加锁和解锁
package com.github.houbb.sync.core.support.lock;
import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 等待通知同步
*
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public class LockConditionLock implements ISyncLock {
private static final Log log = LogFactory.getLog(LockConditionLock.class);
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();
@Override
public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {
lock.lock();
try{
log.info("程序进入锁定状态");
condition.await(context.timeout(), context.timeUnit());
} catch (InterruptedException e) {
log.error("程序锁定状态异常", e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
@Override
public void unlock(ISyncUnlockContext context) {
lock.lock();
try{
log.info("解锁状态，唤醒所有等待线程。");
condition.signalAll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}CountDownLatch 实现
package com.github.houbb.sync.core.support.lock;
import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* 等待通知同步
*
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public class CountDownLatchLock implements ISyncLock {
private static final Log log = LogFactory.getLog(CountDownLatchLock.class);
/**
* 闭锁
* 调用1次，后续方法即可通行。
*/
private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
@Override
public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {
countDownLatch = new CountDownLatch(1);
try {
log.info("进入等待，超时时间为：{}，超时单位：{}", context.timeout(),
context.timeUnit());
boolean result = countDownLatch.await(context.timeout(), context.timeUnit());
log.info("等待结果: {}", result);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("锁中断异常", e);
}
}
@Override
public void unlock(ISyncUnlockContext context) {
log.info("执行 unlock 操作");
countDownLatch.countDown();
}
}注意：这里为了保证 countDownLatch 可以多次使用，我们在每一次加锁的时候，都会重新创建 CountDownLatch。
CyclicBarrierLock 锁实现
package com.github.houbb.sync.core.support.lock;
import com.github.houbb.log.integration.core.Log;
import com.github.houbb.log.integration.core.LogFactory;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLockContext;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncUnlockContext;
import com.github.houbb.sync.api.exception.SyncRuntimeException;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
/**
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public class CyclicBarrierLock implements ISyncLock {
private static final Log log = LogFactory.getLog(CyclicBarrierLock.class);
private final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
@Override
public synchronized void lock(ISyncLockContext context) {
try {
log.info("进入锁定状态, timeout:{}, timeunit: {}",
context.timeout(), context.timeUnit());
cyclicBarrier.await(context.timeout(), context.timeUnit());
log.info("重置 cyclicBarrier");
cyclicBarrier.reset();
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException | TimeoutException e) {
log.error("锁定时遇到异常", e);
throw new SyncRuntimeException(e);
}
}
@Override
public void unlock(ISyncUnlockContext context) {
try {
log.info("解锁信息");
cyclicBarrier.await(context.timeout(), context.timeUnit());
} catch (InterruptedException | TimeoutException | BrokenBarrierException e) {
log.error("解锁时遇到异常", e);
}
}
}这里和 CountDownLatchLock 的实现非常类似，不过 CyclicBarrier 有一个好处，就是可以复用。
我们在每一次解锁之后，重置一下栅栏：
log.info("重置 cyclicBarrier");
cyclicBarrier.reset();锁的工具类
为了简单的生成上述几种锁的实例，我们提供了一个简单的工具类方法：
package com.github.houbb.sync.core.support.lock;
import com.github.houbb.heaven.support.instance.impl.Instances;
import com.github.houbb.sync.api.api.ISyncLock;
import com.github.houbb.sync.api.constant.LockType;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* 锁策略
* @author binbin.hou
* @since 0.0.1
*/
public final class Locks {
private Locks(){}
/**
* MAP 信息
* @since 0.0.1
*/
private static final Map MAP = new HashMap<>();
static {
MAP.put(LockType.WAIT_NOTIFY, waitNotify());
MAP.put(LockType.COUNT_DOWN_LATCH, countDownLatch());
MAP.put(LockType.CYCLIC_BARRIER, cyclicBarrier());
MAP.put(LockType.LOCK_CONDITION, lockCondition());
}
/**
* 获取锁实现
* @param lockType 锁类型
* @return 实现
* @since 0.0.1
*/
public static ISyncLock getLock(final LockType lockType) {
return MAP.get(lockType);
}
/**
* @since 0.0.1
* @return 实现
*/
private static ISyncLock waitNotify() {
return Instances.singleton(WaitNotifyLock.class);
}
/**
* @since 0.0.1
* @return 实现
*/
private static ISyncLock countDownLatch() {
return Instances.singleton(CountDownLatchLock.class);
}
/**
* @since 0.0.1
* @return 实现
*/
private static ISyncLock lockCondition() {
return Instances.singleton(LockConditionLock.class);
}
/**
* @since 0.0.1
* @return 实现
*/
private static ISyncLock cyclicBarrier() {
return Instances.singleton(CyclicBarrierLock.class);
}
} 上述的锁实现都是线程安全的，所以全部使用单例模式创建。
LockType 类是一个锁的枚举类，会在注解中使用。
小结
好了，到这里我们就把上一节中的常见的 4 种锁策略就封装完成了。
你可能好奇上下文的时间信息哪里来？这些锁又是如何被调用的？
我们将通过注解+字节码增强的方式来实现调用（就是 aop 的原理），由于篇幅原因，字节码篇幅较长，为了阅读体验，实现部分将放在下一节。
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