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个人笔记：www.dbses.cn/technotes

踩坑5：锁加在了不同层面上导致结果不符合预期

案例场景

class Data {
    @Getter
    private static int counter = 0;

    public static int reset() {
        counter = 0;
        return counter;
    }
  
    public synchronized void wrong() {
        counter++;
    }
}
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测试代码如下：

@GetMapping("wrong")
public int wrong(@RequestParam(value = "count", defaultValue = "1000000") int count) {
    Data.reset();
    IntStream.rangeClosed(1, count).parallel().forEach(i -> new Data().wrong());
    return Data.getCounter();
}
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预期执行后应该输出 100 万，但页面输出的是 639242。

原因分析

静态字段属于类，类级别的锁才能保护；而非静态字段属于类实例，实例级别的锁才可以保护。

解决方案

把锁都加在类对象上。

class Data {
    @Getter
    private static int counter = 0;
    private static Object locker = new Object();

    public static int reset() {
        counter = 0;
        return counter;
    }
  
    public void right() {
        synchronized (locker) {
            counter++;
        }
    }
}
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踩坑6：锁的粒度过大导致性能问题

案例场景

在业务代码中，有一个 ArrayList 因为会被多个线程操作而需要保护，又有一段比较耗时的操作（代码中的 slow 方法）不涉及线程安全问题。具体代码如下：

private List<Integer> data = new ArrayList<>();

private void slow() {
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
    }
}

@GetMapping("wrong")
public int wrong() {
    long begin = System.currentTimeMillis();
    IntStream.rangeClosed(1, 1000).parallel().forEach(i -> {
        synchronized (this) {
            slow();
            data.add(i);
        }
    });
    log.info("took:{}", System.currentTimeMillis() - begin);
    return data.size();
}
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这样加锁性能很低。

原因分析

即使我们确实有一些共享资源需要保护，也要尽可能降低锁的粒度，仅对必要的代码块甚至是需要保护的资源本身加锁。

解决方案

@GetMapping("right")
public int right() {
    long begin = System.currentTimeMillis();
    IntStream.rangeClosed(1, 1000).parallel().forEach(i -> {
        slow();
        synchronized (data) {
            data.add(i);
        }
    });
    log.info("took:{}", System.currentTimeMillis() - begin);
    return data.size();
}
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同样是 1000 次业务操作，个性前后对比耗时分别是 11 秒和 1.4 秒。

踩坑7：下单时出现了死锁导致下单失败率很高

案例场景

下单操作需要锁定订单中多个商品的库存，拿到所有商品的锁之后进行下单扣减库存操作，全部操作完成之后释放所有的锁。代码上线后发现，下单失败概率很高，失败后需要用户重新下单，极大影响了用户体验，还影响到了销量。

商品定义：

@Data
@RequiredArgsConstructor
static class Item {
    final String name;
    int remaining = 1000;
    @ToString.Exclude
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
}
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购物车添加商品：

private ConcurrentHashMap<String, Item> items = new ConcurrentHashMap<>();

public DeadLockController() {
    IntStream.range(0, 10).forEach(i -> items.put("item" + i, new Item("item" + i)));
}

private List<Item> createCart() {
    return IntStream.rangeClosed(1, 3)
            .mapToObj(i -> "item" + ThreadLocalRandom.current().nextInt(items.size()))
            .map(name -> items.get(name)).collect(Collectors.toList());
}
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下单：

private boolean createOrder(List<Item> order) {
    List<ReentrantLock> locks = new ArrayList<>();

    for (Item item : order) {
        try {
            if (item.lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS)) {
                locks.add(item.lock);
            } else {
                locks.forEach(ReentrantLock::unlock);
                return false;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
        }
    }
    try {
        order.forEach(item -> item.remaining--);
    } finally {
        locks.forEach(ReentrantLock::unlock);
    }
    return true;
}
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测试代码：

@GetMapping("wrong")
public long wrong() {
    long begin = System.currentTimeMillis();
    long success = IntStream.rangeClosed(1, 100).parallel()
            .mapToObj(i -> {
                List<Item> cart = createCart();
                return createOrder(cart);
            })
            .filter(result -> result)
            .count();
    log.info("success:{} totalRemaining:{} took:{}ms items:{}",
            success,
            items.entrySet().stream().map(item -> item.getValue().remaining).reduce(0, Integer::sum),
            System.currentTimeMillis() - begin, items);
    return success;
}
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输出日志如下：

可以看到，100 次下单操作成功了 65 次，10 种商品总计 10000 件，库存总计为 9805，消耗了 195 件符合预期（65 次下单成功，每次下单包含三件商品），总耗时 50 秒。

原因分析

使用 JDK 自带的 VisualVM 工具来跟踪一下，重新执行方法后不久就可以看到，线程 Tab 中提示了死锁问题，根据提示点击右侧线程 Dump 按钮进行线程抓取操作：

查看抓取出的线程栈，在页面中部可以看到如下日志：

为什么会有死锁问题呢?

购物车添加商品，首先随机添加了三种商品，假设一个购物车中的商品是 item1 和 item2，另一个购物车中的商品是 item2 和 item1，一个线程先获取到了 item1 的锁，同时另一个线程获取到了 item2 的锁，然后两个线程接下来要分别获取 item2 和 item1 的锁，这个时候锁已经被对方获取了，只能相互等待一直到 10 秒超时。

解决方案

为购物车中的商品排一下序，让所有的线程一定是先获取 item1 的锁然后获取 item2 的锁，就不会有问题了。

@GetMapping("right")
public long right() {
    long begin = System.currentTimeMillis();
    long success = IntStream.rangeClosed(1, 100).parallel()
            .mapToObj(i -> {
                List<Item> cart = createCart().stream()
                        .sorted(Comparator.comparing(Item::getName))
                        .collect(Collectors.toList());
                return createOrder(cart);
            })
            .filter(result -> result)
            .count();
    log.info("success:{} totalRemaining:{} took:{}ms items:{}",
            success,
            items.entrySet().stream().map(item -> item.getValue().remaining).reduce(0, Integer::sum),
            System.currentTimeMillis() - begin, items);
    return success;
}
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