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AOP 的实现和常用方法-aop的实现方式

2023-04-17 09:08:42

1. 业务背景

有些业务请求，属于耗时操作，需要加锁，防止后续的并发操作，同时对数据库的数据进行操作，需要避免对之前的业务造成影响。

2. 分析流程

使用Redis作为分布式锁，将锁的状态放到Redis统一维护，解决集群中单机JVM信息不互通的问题，规定操作顺序，保护用户的数据正确。

梳理设计流程

新建注解 @interface，在注解里设定入参标志

增加 AOP 切点，扫描特定注解

建立 @Aspect 切面任务，注册 bean 和拦截特定方法

特定方法参数 ProceedingJoinPoint，对方法 pjp.proceed() 前后进行拦截

切点前进行加锁，任务执行后进行删除 key

核心步骤：加锁、解锁和续时

加锁

使用了 RedisTemplate 的 opsForValue.setIfAbsent 方法，判断是否有 key，设定一个随机数 UUID.random().toString，生成一个随机数作为 value。

从 redis 中获取锁之后，对 key 设定 expire 失效时间，到期后自动释放锁。

按照这种设计，只有第一个成功设定Key的请求，才能进行后续的数据操作，后续其它请求由于无法获得资源，将会失败结束。

超时问题

担心pjp.proceed()切点执行的方法太耗时，导致Redis中的key由于超时提前释放了。

例如，线程 A 先获取锁，proceed 方法耗时，超过了锁超时时间，到期释放了锁，这时另一个线程 B 成功获取Redis锁，两个线程同时对同一批数据进行操作，导致数据不准确。

解决方案：增加一个「续时」

任务不完成，锁不释放：

维护了一个定时线程池ScheduledExecutorService，每隔 2s 去扫描加入队列中的 Task，判断是否失效时间是否快到了，公式为：【失效时间】<= 【当前时间】+【失效间隔（三分之一超时）】

/** *线程池，每个JVM使用一个线程去维护keyAliveTime，定时执行runnable */ privatestaticfinalScheduledExecutorServiceSCHEDULER= newScheduledThreadPoolExecutor(1, newBasicThreadFactory.Builder().namingPattern(“redisLock-schedule-pool”).daemon(true).build()); static{ SCHEDULER.scheduleAtFixedRate(()->{ //dosomethingtoextendtime },0,2,TimeUnit.SECONDS); }

3. 设计方案

经过上面的分析，设计出了这个方案：

AOP 的实现和常用方法-aop的实现方式图片

前面已经说了整体流程，这里强调一下几个核心步骤：

拦截注解 @RedisLock，获取必要的参数

加锁操作

续时操作

结束业务，释放锁

4. 实操

之前也有整理过AOP使用方法，可以参考一下

相关属性类配置

业务属性枚举设定

publicenumRedisLockTypeEnum{ /** *自定义key前缀 */ ONE(“Business1″,”Test1”), TWO(“Business2″,”Test2”); privateStringcode; privateStringdesc; RedisLockTypeEnum(Stringcode,Stringdesc){ this.code=code; this.desc=desc; } publicStringgetCode(){ returncode; } publicStringgetDesc(){ returndesc; } publicStringgetUniqueKey(Stringkey){ returnString.format(“%s:%s”,this.getCode(),key); } }

任务队列保存参数

publicclassRedisLockDefinitionHolder{ /** *业务唯一key */ privateStringbusinessKey; /** *加锁时间(秒s) */ privateLonglockTime; /** *上次更新时间（ms） */ privateLonglastModifyTime; /** *保存当前线程 */ privateThreadcurrentTread; /** *总共尝试次数 */ privateinttryCount; /** *当前尝试次数 */ privateintcurrentCount; /** *更新的时间周期（毫秒）,公式=加锁时间（转成毫秒）/3 */ privateLongmodifyPeriod; publicRedisLockDefinitionHolder(StringbusinessKey,LonglockTime,LonglastModifyTime,ThreadcurrentTread,inttryCount){ this.businessKey=businessKey; this.lockTime=lockTime; this.lastModifyTime=lastModifyTime; this.currentTread=currentTread; this.tryCount=tryCount; this.modifyPeriod=lockTime*1000/3; } }

设定被拦截的注解名字

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE}) public@interfaceRedisLockAnnotation{ /** *特定参数识别，默认取第0个下标 */ intlockFiled()default0; /** *超时重试次数 */ inttryCount()default3; /** *自定义加锁类型 */ RedisLockTypeEnumtypeEnum(); /** *释放时间，秒s单位 */ longlockTime()default30; }

核心切面拦截的操作

RedisLockAspect.java该类分成三部分来描述具体作用

Pointcut 设定

/** *@annotation中的路径表示拦截特定注解 */ @Pointcut(“@annotation(cn.sevenyuan.demo.aop.lock.RedisLockAnnotation)”) publicvoidredisLockPC(){ }

Around 前后进行加锁和释放锁

前面步骤定义了我们想要拦截的切点，下一步就是在切点前后做一些自定义操作：

@Around(value=”redisLockPC()”) publicObjectaround(ProceedingJoinPointpjp)throwsThrowable{ //解析参数 Methodmethod=resolveMethod(pjp); RedisLockAnnotationannotation=method.getAnnotation(RedisLockAnnotation.class); RedisLockTypeEnumtypeEnum=annotation.typeEnum(); Object[]params=pjp.getArgs(); StringukString=params[annotation.lockFiled()].toString(); //省略很多参数校验和判空 StringbusinessKey=typeEnum.getUniqueKey(ukString); StringuniqueValue=UUID.randomUUID().toString(); //加锁 Objectresult=null; try{ booleanisSuccess=redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(businessKey,uniqueValue); if(!isSuccess){ thrownewException(“Youcantdoit，becauseanotherhasgetthelock=-=”); } redisTemplate.expire(businessKey,annotation.lockTime(),TimeUnit.SECONDS); ThreadcurrentThread=Thread.currentThread(); //将本次Task信息加入「延时」队列中 holderList.add(newRedisLockDefinitionHolder(businessKey,annotation.lockTime(),System.currentTimeMillis(), currentThread,annotation.tryCount())); //执行业务操作 result=pjp.proceed(); //线程被中断，抛出异常，中断此次请求 if(currentThread.isInterrupted()){ thrownewInterruptedException(“Youhadbeeninterrupted=-=”); } }catch(InterruptedExceptione){ log.error(“Interruptexception,rollbacktransaction”,e); thrownewException(“Interruptexception,pleasesendrequestagain”); }catch(Exceptione){ log.error(“hassomeerror,pleasecheckagain”,e); }finally{ //请求结束后，强制删掉key，释放锁 redisTemplate.delete(businessKey); log.info(“releasethelock,businessKeyis[“+businessKey+”]”); } returnresult; }

上述流程简单总结一下：

解析注解参数，获取注解值和方法上的参数值

redis 加锁并且设置超时时间

将本次 Task 信息加入「延时」队列中，进行续时，方式提前释放锁

加了一个线程中断标志

结束请求，finally 中释放锁

续时操作

这里用了ScheduledExecutorService，维护了一个线程，不断对任务队列中的任务进行判断和延长超时时间：

//扫描的任务队列 privatestaticConcurrentLinkedQueueholderList=newConcurrentLinkedQueue(); /** *线程池，维护keyAliveTime */ privatestaticfinalScheduledExecutorServiceSCHEDULER=newScheduledThreadPoolExecutor(1, newBasicThreadFactory.Builder().namingPattern(“redisLock-schedule-pool”).daemon(true).build()); { //两秒执行一次「续时」操作 SCHEDULER.scheduleAtFixedRate(()->{ //这里记得加try-catch，否者报错后定时任务将不会再执行=-= Iteratoriterator=holderList.iterator(); while(iterator.hasNext()){ RedisLockDefinitionHolderholder=iterator.next(); //判空 if(holder==null){ iterator.remove(); continue; } //判断key是否还有效，无效的话进行移除 if(redisTemplate.opsForValue().get(holder.getBusinessKey())==null){ iterator.remove(); continue; } //超时重试次数，超过时给线程设定中断 if(holder.getCurrentCount()>holder.getTryCount()){ holder.getCurrentTread().interrupt(); iterator.remove(); continue; } //判断是否进入最后三分之一时间 longcurTime=System.currentTimeMillis(); booleanshouldExtend=(holder.getLastModifyTime()+holder.getModifyPeriod())<= curTime; if (shouldExtend) { holder.setLastModifyTime(curTime); redisTemplate.expire(holder.getBusinessKey(), holder.getLockTime(), TimeUnit.SECONDS); log.info(“businessKey : [” + holder.getBusinessKey() + “], try count : ” + holder.getCurrentCount()); holder.setCurrentCount(holder.getCurrentCount() + 1); } } }, 0, 2, TimeUnit.SECONDS); }

这段代码，用来实现设计图中虚线框的思想，避免一个请求十分耗时，导致提前释放了锁。

这里加了「线程中断」**Thread#interrupt，希望超过重试次数后，能让线程中断**（未经严谨测试，仅供参考哈哈哈哈）

不过建议如果遇到这么耗时的请求，还是能够从根源上查找，分析耗时路径，进行业务优化或其它处理，避免这些耗时操作。

所以记得多打点Log，分析问题时可以更快一点。记录项目日志，一个注解搞定

五、开始测试

在一个入口方法中，使用该注解，然后在业务中模拟耗时请求，使用了Thread#sleep

@GetMapping(“/testRedisLock”) @RedisLockAnnotation(typeEnum=RedisLockTypeEnum.ONE,lockTime=3) publicBooktestRedisLock(@RequestParam(“userId”)LonguserId){ try{ log.info(“睡眠执行前”); Thread.sleep(10000); log.info(“睡眠执行后”); }catch(Exceptione){ //logerror log.info(“hassomeerror”,e); } returnnull; }

使用时，在方法上添加该注解，然后设定相应参数即可，根据typeEnum可以区分多种业务，限制该业务被同时操作。

测试结果：

2020-04-041450.864INFO9326—[nio-8081-exec-1]c.s.demo.controller.BookController:睡眠执行前 2020-04-041452.855INFO9326—[k-schedule-pool]c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect:businessKey:[Business1:1024],trycount:0 2020-04-041454.851INFO9326—[k-schedule-pool]c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect:businessKey:[Business1:1024],trycount:1 2020-04-041456.851INFO9326—[k-schedule-pool]c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect:businessKey:[Business1:1024],trycount:2 2020-04-041458.852INFO9326—[k-schedule-pool]c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect:businessKey:[Business1:1024],trycount:3 2020-04-041400.857INFO9326—[nio-8081-exec-1]c.s.demo.controller.BookController:hassomeerror java.lang.InterruptedException:sleepinterrupted atjava.lang.Thread.sleep(NativeMethod)[na:1.8.0_221]

我这里测试的是重试次数过多，失败的场景，如果减少睡眠时间，就能让业务正常执行。

如果同时请求，你将会发现以下错误信息：

AOP 的实现和常用方法-aop的实现方式1 图片