看门狗是什么

看门狗,又叫 watchdog,从本质上来说就是一个定时器电路,一般有一个输入和一个输出,其中输入叫做喂狗,输出一般连接到另外一个部分的复位端,一般是连接到单片机。

看门狗原本是一种定时器电路,但是可以借鉴它的运行模式,用来实现java程序开发的一些业务逻辑。

看门狗原理

看门狗的原理是,有一个定时器在循环计时,当有外界条件触发它执行后,刷新(重置)计时,一直等到计时完毕,还没有外界条件来触发,则会输出特定的指令或者回调。

那么看门狗如何在java中应用呢?我举个场景:当有一个对象的状态变更很频繁,你需要保证数据一致性,将对象的最终状态更新到数据库中。当短时间内有大量的状态变更时,你如何解决更新数据库过于频繁的问题?

上面列举的那个业务场景,我们就可以使用java看门狗来实现。每次状态更新看作是刷新看门狗计时,状态更新结束,看门狗计时结束,触发更新数据库。

java实现看门狗

我们还是用上面那个案例,短时间内大量且频繁的更新状态,要保证数据一致性,用看门狗来实现:

/** 看门狗,用于监听状态变化 */
public class StatusWatchDog {
    /** 刷新周期(秒) */
    private static final long SLEEP = 2;
    /** key为对象id,对象状态更新时会更新对应的value值为true */
    private static final Map<String, Boolean> MAP = new ConcurrentHashMap<>();

    /** 刷新看门狗 */
    public static void refresh(String id, Consumer<String> callback) {
        if (MAP.isEmpty()) {
            MAP.put(id, true);
            watch(callback);
        } else {
            MAP.put(id, true);
        }
    }

    /** 监视对应的状态是否进行刷新,若固定周期内未刷新,则踢出map并进行回调 */
    private static void watch(Consumer<String> callback) {
        Runnable runnable =
                () -> {
                    while (!MAP.isEmpty()) {
                        MAP.keySet()
                                .forEach(
                                        id -> {
                                            if (MAP.get(id)) {
                                                MAP.put(id, false);
                                            }
                                        });
                        try {
                            TimeUnit.SECONDS.sleep(SLEEP);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            LogAspect.error(e.getMessage());
                        }
                        MAP.keySet()
                                .forEach(
                                        id -> {
                                            if (!MAP.get(id)) {
                                                MAP.remove(id);
                                                callback.accept(id);
                                            }
                                        });
                    }
                };
        new Thread(runnable).start();
    }
}

使用时,我们只需要调用refresh方法,传入对象的id和回调函数即可,回调函数为更新当前状态到数据的方法。看门狗的刷新周期可以修改,根据你的业务需求调整,上述代码中写的是2秒,如果超过2秒还没有状态更新,那么就会将当前的状态更新到数据库中。如果后续还有状态更新,则会继续重复此过程。

看门狗的使用场景

上面我们列举了一种使用场景,那么看门狗在java应用中还有哪些使用场景呢?

  • 可以用作监听业务,当规定时间内没有收到触发消息则做出对应动作
  • 可以用作短时间内更新大量数据的缓冲,如上述案例,频繁短暂的更新某个字段
  • 可以用作redis分布式锁的续约,获取锁之后如果超时了,需要续约才能使用,避免死锁

以上简单的列举了几种使用场景,看门狗原理在java中应用广泛,我们了解它的原理之后,就可以根据自身业务场景去使用。