SpringBoot-Starter 造轮子之自动锁组件

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前言

可能有人会有疑问，为什么外面已经有更好的组件，为什么还要重复的造轮子，只能说，别人的永远是别人的，自己不去造一下，就只能知其然，而不知其所以然。（其实就为了卷）

在日常业务开发的过程中，我们经常会遇到存在高并发的场景，这个时候都会选择使用redis来实现一个锁，来防止并发。

但是很多时候，我们可能业务完成后，就需要把锁释放掉，给下一个线程用，但是如果我们忘记了释放锁，可能就会存在死锁的问题。（对于使用锁不太熟练的话，这种情况时常发生，虽然很多时候，我们的锁是有过期时间的，但是如果忘记了释放，那么在这个过期时间内，还是会存在大的损失）。

还有一点就是，在我们使用redis实现一个锁的时候，我们需要导入redisClient，设置key，设置过期时间，设置是否锁等等一些重复的操作。前面的哪些步骤，很多都是重复的，所以我们可以想一个方法，来把重复的东西都抽象出来，做成统一的处理，同时哪些变化的值，提供一个设置的入口。

抽出来的东西，我们还可以封装成一个spring-boot-stater,这样我们只需要写一份，就可以在不同的项目中使用了。说干就干，下面我们使用redisson，完成一个自动锁的starter。

实现

首先，我们分析一下哪些东西是我们需要进行合并，哪些又是需要提供给使用方的。得到下面的一些问题

加锁、释放锁过程我们需要合并起来
锁key，加锁时间……这些需要给使用方注入
锁的key该怎么去生成（很多时候，我们需要根据业务字段去构造一个key，比如 user:{userId}）,那么这个userId该怎么获取？

我们从上面需要解决的问题，去思考需要怎么去实现。我们需要封装一些公共的逻辑，又需要提供一些配置的入库，这样的话，我们可以尝试一种方法，使用 注解+AOP,通过注解的方式完成加锁、解锁。（很多时候，如果需要抽出一些公共的方法，会用到注解+AOP去实现）

定义注解

AutoLock 注解

一个锁需要有的信息有，key，加锁的时间，时间单位，是否尝试加锁，加锁等待时间等等。（如果还有其他的业务需要，可以添加一个扩展内容，自己去解析处理）那么这个注解的属性就可以知道有哪些了

/**
 * 锁的基本信息
 */
@Target({ElementType.METHOD})
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AutoLock {

    /**
     * 锁前缀
     */
    String prefix() default "anoxia:lock";

    /**
     * 加锁时间
     */
    long lockTime() default 30;

    /**
     * 是否尝试加锁
     */
    boolean tryLock() default true;

    /**
     * 等待时间，-1 不等待
     */
    long waitTime() default -1;

    /**
     * 锁时间类型
     */
    TimeUnit timeUnit() default TimeUnit.MILLISECONDS;

}

LockField 注解

这个注解添加到参数属性上面，用来解决上面提到获取不同的业务参数内容构造key的问题。所以我们需要提供一个获取哪些字段来构造这个key配置，这里需要考虑两个问题:

1、参数是基本类型
2、参数是引用类型 – 这种类型需要从对象中拿到对象的属性值

/**
 * 构建锁的业务数据
 * @author huangle
 * @date 2023/5/5 15:01
 */
@Target({ElementType.PARAMETER})
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface LockField {

    String[] fieldNames() default {};

}

定义切面

重点就在这个切面里面，我们需要在这里完成key的合成，锁的获取与释放。整个过程可以分为以下几步

获取锁的基本信息，构建key
加锁，执行业务
业务完成，释放锁

/**
 * 自动锁切面
 * 处理加锁解锁逻辑
 *
 * @author huangle
 * @date 2023/5/5 14:50
 */
@Aspect
@Component
public class AutoLockAspect {

    private final static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(AutoLockAspect.class);

    @Resource
    private RedissonClient redissonClient;

    private static final String REDIS_LOCK_PREFIX = "anoxiaLock";

    private static final String SEPARATOR = ":";


    /**
     * 定义切点
     */
    @Pointcut("@annotation(cn.anoxia.lock.annotation.AutoLock)")
    public void lockPoincut() {
    }


    /**
     * 定义拦截处理方式
     *
     * @return
     */
    @Around("lockPoincut()")
    public Object doLock(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        // 获取需要加锁的方法
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = methodSignature.getMethod();
        // 获取锁注解
        AutoLock autoLock = method.getAnnotation(AutoLock.class);
        // 获取锁前缀
        String prefix = autoLock.prefix();
        // 获取方法参数
        Parameter[] parameters = method.getParameters();
        StringBuilder lockKeyStr = new StringBuilder(prefix);
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        // 遍历参数
        int index = -1;
        LockField lockField;
        // 构建key
        for (Parameter parameter : parameters) {
            Object arg = args[++index];
            lockField = parameter.getAnnotation(LockField.class);
            if (lockField == null) {
                continue;
            }
            String[] fieldNames = lockField.fieldNames();
            if (fieldNames == null || fieldNames.length == 0) {
                lockKeyStr.append(SEPARATOR).append(arg);
            } else {
                List<Object> filedValues = ReflectionUtil.getFiledValues(parameter.getType(), arg, fieldNames);
                for (Object value : filedValues) {
                    lockKeyStr.append(SEPARATOR).append(value);
                }
            }
        }
        String lockKey = REDIS_LOCK_PREFIX + SEPARATOR + lockKeyStr;
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        // 加锁标志位
        boolean lockFlag = false;
        try {
            long lockTime = autoLock.lockTime();
            long waitTime = autoLock.waitTime();
            TimeUnit timeUnit = autoLock.timeUnit();
            boolean tryLock = autoLock.tryLock();
            try {
                if (tryLock) {
                    lockFlag = lock.tryLock(waitTime, lockTime, timeUnit);
                } else {
                    lock.lock(lockTime, timeUnit);
                    lockFlag = true;
                }
            }catch (Exception e){
                LOGGER.error("加锁失败！，错误信息", e);
                throw new RuntimeException("加锁失败！");
            }
            if (!lockFlag) {
                throw new RuntimeException("加锁失败！");
            }
            // 执行业务
            return joinPoint.proceed();
        } finally {
            // 释放锁
            if (lockFlag) {
                lock.unlock();
                LOGGER.info("释放锁完成，key：{}",lockKey);
            }
        }
    }


}

获取业务属性

这个是一个获取对象中字段的工具类，在一些常用的工具类里面也有实现，可以直接使用也可以自己实现一个

/**
 * @author huangle
 * @date 2023/5/5 15:17
 */
public class ReflectionUtil {

    public static List<Object> getFiledValues(Class<?> type, Object target, String[] fieldNames) throws IllegalAccessException {
        List<Field> fields = getFields(type, fieldNames);
        List<Object> valueList = new ArrayList();
        Iterator fieldIterator = fields.iterator();

        while(fieldIterator.hasNext()) {
            Field field = (Field)fieldIterator.next();
            if (!field.isAccessible()) {
                field.setAccessible(true);
            }

            Object value = field.get(target);
            valueList.add(value);
        }

        return valueList;
    }


    public static List<Field> getFields(Class<?> claszz, String[] fieldNames) {
        if (fieldNames != null && fieldNames.length != 0) {
            List<String> needFieldList = Arrays.asList(fieldNames);
            List<Field> matchFieldList = new ArrayList();
            List<Field> fields = getAllField(claszz);
            Iterator fieldIterator = fields.iterator();

            while(fieldIterator.hasNext()) {
                Field field = (Field)fieldIterator.next();
                if (needFieldList.contains(field.getName())) {
                    matchFieldList.add(field);
                }
            }

            return matchFieldList;
        } else {
            return Collections.EMPTY_LIST;
        }
    }

    public static List<Field> getAllField(Class<?> claszz) {
        if (claszz == null) {
            return Collections.EMPTY_LIST;
        } else {
            List<Field> list = new ArrayList();

            do {
                Field[] array = claszz.getDeclaredFields();
                list.addAll(Arrays.asList(array));
                claszz = claszz.getSuperclass();
            } while(claszz != null && claszz != Object.class);

            return list;
        }
    }
}

配置自动注入

在我们使用 starter 的时候，都是通过这种方式，来告诉spring在加载的时候，完成这个bean的初始化。这个过程基本是定死的。就是编写配置类，如果通过springBoot的EnableAutoConfiguration来完成注入。注入后，我们就可以直接去使用这个封装好的锁了。

/**
 * @author huangle
 * @date 2023/5/5 14:50
 */
@Configuration
public class LockAutoConfig {
    
    @Bean
    public AutoLockAspect autoLockAspect(){
        return new AutoLockAspect();
    }

}

// spring.factories 中内容
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=cn.anoxia.lock.config.LockAutoConfig

测试

我们先打包这个sarter，然后导入到一个项目里面（打包导入的过程就不说了，自己去看一下就可以）直接上测试类，下面执行后可以看到锁已经完成了释放。如果业务抛出异常导致中断也不用担心锁不会释放的问题，因为我们是在 finally 中释放锁的

/**
 * @author huangle
 * @date 2023/5/5 14:28
 */
@RestController
@RequestMapping("/v1/user")
public class UserController {

    @AutoLock(lockTime = 3, timeUnit = TimeUnit.MINUTES)
    @GetMapping("/getUser")
    public String getUser(@RequestParam @LockField String name) {
        return "hello:"+name;
    }


    @PostMapping("/userInfo")
    @AutoLock(lockTime = 1, timeUnit = TimeUnit.MINUTES)
    public String userInfo(@RequestBody @LockField(fieldNames = {"id", "name"}) UserDto userDto){
        return userDto.getId()+":"+userDto.getName();
    }

}

总结

很多时候，一些公共的业务逻辑都可以被抽象出来成为一个独立的组件而存在，我们可以在日常开发过程中，不断的去思考和寻找看哪些可以被抽象出来，哪些可以更加简化一些。然后尝试去抽象出一个组件出来，这样的话不但可以锻炼自己的能力，还可以得到一些很好用的工具，当然自己抽出的组件可以存在问题，但是慢慢的锻炼下来，总会变的越来越好。怎么说呢，尝试去做，能不能做好再说，做不好就一次又一次的去做。