Atomically grab multiple locks

Question

假设我们需要在交易中转移两个账户（其中有数百个），并且通常会有多个类似的事务在典型的多线程环境中同时运行。按照预先设计的惯例，通常如下维护锁定顺序：

lock account A
lock account B
transfer(A,B)
release B
release A

有没有一种方法可以将锁定和释放作为原子操作尝试？

- IUnknown

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听起来对我来说像是一个 XY 问题。 - David Haim

这是经典的死锁情况，当其他人以相反的顺序锁定时，无论是原子操作还是非原子操作。 - edharned

Answer 1

是的，这是可能的：你需要在一个锁下锁住另一个锁。换句话说，你需要创建一个锁层次结构。但是，这种解决方案效率不高，因为它降低了锁粒度。

看起来在你的情况下，始终按照相同的顺序获取锁就足够了。例如，总是先锁定ID较小的用户。

- Alexey Guseynov

Answer 2

你可以尝试使用以下代码。 注意：它仅适用于两个锁，我不确定如何将其扩展到更多的锁。 思路是先获取第一个锁，然后尝试获取第二个锁。 如果失败，我们知道现在有1个锁是空闲的，但另一个锁正在被占用。 因此，我们释放第一个锁并反转它们，这样我们将锁定那个被占用的锁，并尝试获取那个（曾经！）空闲的锁，如果它仍然是空闲的。 反复执行此操作。 从统计学上讲，这段代码几乎不可能出现StackOverflow错误， 我认为处理它并给出错误提示比使其循环更好，因为这表明某些地方出了严重问题。

public static void takeBoth(ReentrantLock l1,ReentrantLock l2) {
    l1.lock();
    if(l2.tryLock()) {return;}
    l1.unlock();
    try{takeBoth(l2,l1);}
    catch(StackOverflowError e) {throw new Error("??");}
  }
  public static void releaseBoth(ReentrantLock l1,ReentrantLock l2){
    if(!l1.isHeldByCurrentThread()) {l1.unlock();}//this will fail: IllegarMonitorState exception
    l2.unlock();//this may fail, in that case we did not touch l1.
    l1.unlock();    
    }

- Marco Servetto

Answer 3

根据ACID定义，事务是原子性的（A代表原子性）。隔离级别（至少为READ_COMMITED）保证了在同一时间可能发生在账户A上的其他交易将等待前一个已启动的交易完成。因此，实际上，您不需要显式锁定它们，因为它们将由内部实现（例如数据库）锁定，并且这些锁定将更有效，因为它们可以使用乐观锁定技术。

但是，仅当它们都参与一个事务上下文（例如在JTA环境中）时才成立。在这种环境中，您只需在转移方法开始时启动事务，无需锁定帐户A和帐户B。

如果它们不在同一个事务上下文中，则可以引入另一个锁定对象，但这将显着降低性能，因为线程将被锁定，即使一个线程正在处理帐户A和B，另一个线程正在处理帐户C和D。有一些技术可以避免这种情况（例如，查看ConcurentHashMap，其中锁定在篮子上而不是整个对象上）。

但是对于您的特定示例，答案只能是一些一般性的想法，因为示例太短而无法进行更多的检查。我认为，在特定顺序中锁定帐户A和帐户B的变体（应该非常小心 - 因为这可能导致潜在的死锁。并且假设不仅有可以使用它们的转移方法 - 这真的很高风险）对于给定的情况是正常的。

- Izbassar Tolegen

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我非常确定OP使用“transaction”一词来表示转账。这个问题与数据库或分布式事务无关。 - Oleg

@Oleg 是的，它不是关于事务的。它是关于在某个方法上获取原子锁。我只是指出，在事务中实际上甚至不需要这样做（数据库和分布式事务只是例子，而不是答案的主题）。在非事务环境中，唯一的方法是引入另一个锁定对象，因此答案已经给出了。只是提供了可能与作者或其他人有关的额外信息。那有什么问题吗？ - Izbassar Tolegen

不知道，可能什么都没有，只是感觉有些不相关。你说服我移除了踩票。 - Oleg

显然，除非您编辑答案，否则我无法这样做。 - Oleg

@Oleg 我明白这似乎与问题无关 - 下次会考虑到这一点。我的回答是因为问题中提到了交易而被触发的。(我已经编辑了我的回答 :) - Izbassar Tolegen