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在分布式场景下可以使用synchronized加锁么？

news 来源：原创 2025/5/10 3:08:07

首先说结论，在分布式系统中，单纯使用 Java 中的 synchronized 关键字是无法满足需求的，下面从 synchronized 的作用原理、在分布式场景下的局限性以及替代方案等方面详细分析。

一、`synchronized` 的作用原理

在 Java 中，synchronized 关键字用于实现线程同步，它可以保证在同一时刻，只有一个线程能够访问被 synchronized 修饰的代码块或方法。其本质是通过获取对象的监视器（monitor）来实现互斥访问，这是基于 JVM 层面的同步机制，作用范围仅限于单个 JVM 进程内。

以下是一个简单的 synchronized 使用示例：

public class SynchronizedExample {private int count = 0;public synchronized void increment() {count++;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 1000; i++) {example.increment();}});Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 1000; i++) {example.increment();}});t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println("Count: " + example.count);}
}

在这个示例中，increment 方法被 synchronized 修饰，确保了在同一时刻只有一个线程能够执行该方法，从而避免了多线程环境下的竞态条件。

二、在分布式场景下的局限性

分布式系统由多个独立的 JVM 进程组成，不同进程之间无法直接共享对象的监视器。synchronized 只能保证单个 JVM 内的线程同步，无法实现跨 JVM 进程的同步。因此，在分布式系统中，如果多个进程同时访问共享资源，使用 synchronized 无法保证资源的互斥访问，可能会导致数据不一致等问题。

三、分布式系统中的替代方案

为了实现分布式环境下的同步，可以使用以下几种常见的方案：

1.数据库锁

可以利用数据库的行级锁或表级锁来实现分布式锁。例如，在 MySQL 中，可以使用 SELECT ... FOR UPDATE 语句来获取行级锁。

-- 获取行级锁
SELECT * FROM distributed_lock_table WHERE lock_name = 'resource_lock' FOR UPDATE;

这种方式的优点是实现简单，不需要额外的组件；缺点是性能较差，对数据库的依赖较大。

2.Redis 分布式锁——SETNX

Redis 是一个高性能的键值存储系统，可以利用 Redis 的原子操作来实现分布式锁。常见的实现方式是使用 SETNX（SET if Not eXists）命令。

import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisDistributedLock {private static final String LOCK_KEY = "distributed_lock";private static final String LOCK_VALUE = "lock_value";private static final int EXPIRE_TIME = 1000; // 锁的过期时间，单位：毫秒public static boolean acquireLock(Jedis jedis) {String result = jedis.set(LOCK_KEY, LOCK_VALUE, "NX", "PX", EXPIRE_TIME);return "OK".equals(result);}public static void releaseLock(Jedis jedis) {jedis.del(LOCK_KEY);}public static void main(String[] args) {Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);if (acquireLock(jedis)) {try {// 执行临界区代码System.out.println("获取到锁，执行临界区代码");} finally {releaseLock(jedis);}} else {System.out.println("未获取到锁");}jedis.close();}
}

这种方式的优点是性能高，实现相对简单；缺点是需要额外的 Redis 服务，并且需要处理锁的过期时间和异常情况。

3.Redis 分布式锁——TryLock

事实上，Redis 实现 TryLock 也要依靠 SET 命令的原子性，通过设置特定的键值对以及过期时间来模拟锁的获取和释放。当执行 SET 命令时，如果键不存在则设置成功，相当于获取到锁；若键已存在则设置失败，代表锁已被其他客户端持有。

以下是使用 Jedis实现 tryLock 功能的示例代码：

import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisTryLockExample {private static final String LOCK_KEY = "distributed_lock";private static final String LOCK_VALUE = "lock_value";private static final int EXPIRE_TIME = 10000; // 锁的过期时间，单位：毫秒private Jedis jedis;public RedisTryLockExample() {this.jedis = new Jedis("localhost", 6379);}/*** 尝试获取锁* @return 如果获取到锁返回 true，否则返回 false*/public boolean tryLock() {// 使用 SET 命令的 NX（Not eXists）和 PX（过期时间）选项String result = jedis.set(LOCK_KEY, LOCK_VALUE, "NX", "PX", EXPIRE_TIME);return "OK".equals(result);}/*** 释放锁*/public void unlock() {jedis.del(LOCK_KEY);}public static void main(String[] args) {RedisTryLockExample lockExample = new RedisTryLockExample();if (lockExample.tryLock()) {try {// 模拟执行临界区代码System.out.println("获取到锁，执行临界区代码");Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lockExample.unlock();System.out.println("释放锁");}} else {System.out.println("未获取到锁");}lockExample.jedis.close();}
}

比较SETNX和TryLock：

SETNX 的问题：使用 SETNX 命令设置锁时，无法原子性地设置锁的过期时间。若在设置完锁之后，在设置过期时间之前，客户端发生异常崩溃，就会导致锁无法释放，造成死锁。SETNX只是单纯地判断键是否存在并进行设置，对于锁的过期时间等额外属性需要额外的命令来处理，在实现分布式锁时需要编写更多的代码来保证正确性，代码的可读性和可维护性较差。功能相对单一，仅能实现键的存在性判断和设置操作。

TryLock 实现的优势：使用 SET 命令并结合 NX 和 PX/EX 选项可以原子性地完成锁的设置和过期时间的设置，避免了上述死锁问题。从功能语义上来说，TryLock 更符合锁的使用习惯，调用者可以直观地理解其作用是尝试获取锁，并且能够方便地结合过期时间等参数进行使用，代码逻辑更加清晰。TryLock基于 SET 命令可以利用 Redis 提供的更多特性，例如可以设置不同的过期时间单位（PX 表示毫秒，EX 表示秒），还可以结合其他命令实现更复杂的分布式锁逻辑，如可重入锁等。

四、总结

综上所述，在分布式系统中不能直接使用 synchronized 来实现同步，需要根据具体的业务场景选择合适的分布式锁方案。

一、synchronized 的作用原理