快捷導(dǎo)航

Redis超詳細(xì)分析分布式鎖

更新時(shí)間：2022年07月27日 15:52:04 作者：kaico2018

在單體應(yīng)用中，如果我們對(duì)共享數(shù)據(jù)不進(jìn)行加鎖操作，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問題，我們的解決辦法通常是加鎖。下面我們一起聊聊使用redis來實(shí)現(xiàn)分布式鎖

分布式鎖

為了保證一個(gè)方法在高并發(fā)情況下的同一時(shí)間只能被同一個(gè)線程執(zhí)行，在傳統(tǒng)單體應(yīng)用單機(jī)部署的情況下，可以使用Java并發(fā)處理相關(guān)的API(如ReentrantLcok或synchronized)進(jìn)行互斥控制。但是，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，原單體單機(jī)部署的系統(tǒng)被演化成分布式系統(tǒng)后，由于分布式系統(tǒng)多線程、多進(jìn)程并且分布在不同機(jī)器上，這將使原單機(jī)部署情況下的并發(fā)控制鎖策略失效，為了解決這個(gè)問題就需要一種跨JVM的互斥機(jī)制來控制共享資源的訪問，這就是分布式鎖要解決的問題。

應(yīng)用場(chǎng)景

1、處理效率提升：應(yīng)用分布式鎖，可以減少重復(fù)任務(wù)的執(zhí)行，避免資源處理效率的浪費(fèi)；

2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性保障：使用分布式鎖可以放在數(shù)據(jù)資源的并發(fā)訪問，避免數(shù)據(jù)不一致情況，甚至數(shù)據(jù)損失等。

例如：

分布式任務(wù)調(diào)度平臺(tái)保證任務(wù)的冪等性。

分布式全局id的生成

使用Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖

思路：Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖基于SetNx命令，因?yàn)樵赗edis中key是保證是唯一的。所以當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)的創(chuàng)建setNx時(shí)，只要誰能夠創(chuàng)建成功誰就能夠獲取到鎖。

Set 命令：每次 set 時(shí)，可以修改原來舊值；

SetNx命令：每次SetNx檢查該 key是否已經(jīng)存在，如果已經(jīng)存在的話不會(huì)執(zhí)行任何操作。返回為0 如果已經(jīng)不存在的話直接新增該key。

1：新增key成功, 0：失敗

獲取鎖的時(shí)候：當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)創(chuàng)建SetNx k，只要誰能夠創(chuàng)建成功誰就能夠獲取到鎖。

釋放鎖：可以對(duì)該key設(shè)置一個(gè)有效期可以避免死鎖的現(xiàn)象。

單機(jī)版Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖

使用原生Jedis實(shí)現(xiàn)

1、增加maven依賴

<dependency>
   <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
</dependency>

2、編寫Jedis連接Redis工具類

public class RedisClientUtil {
    //protected static Logger logger = Logger.getLogger(RedisUtil.class);
    private static String IP = "www.kaicostudy.com";
    //Redis的端口號(hào)
    private static int PORT = 6379;
    //可用連接實(shí)例的最大數(shù)目，默認(rèn)值為8；
    //如果賦值為-1，則表示不限制；如果pool已經(jīng)分配了maxActive個(gè)jedis實(shí)例，則此時(shí)pool的狀態(tài)為exhausted(耗盡)。
    private static int MAX_ACTIVE = 100;
    //控制一個(gè)pool最多有多少個(gè)狀態(tài)為idle(空閑的)的jedis實(shí)例，默認(rèn)值也是8。
    private static int MAX_IDLE = 20;
    //等待可用連接的最大時(shí)間，單位毫秒，默認(rèn)值為-1，表示永不超時(shí)。如果超過等待時(shí)間，則直接拋出JedisConnectionException；
    private static int MAX_WAIT = 3000;
    private static int TIMEOUT = 3000;
    //在borrow一個(gè)jedis實(shí)例時(shí)，是否提前進(jìn)行validate操作；如果為true，則得到的jedis實(shí)例均是可用的；
    private static boolean TEST_ON_BORROW = true;
    //在return給pool時(shí)，是否提前進(jìn)行validate操作；
    private static boolean TEST_ON_RETURN = true;
    private static JedisPool jedisPool = null;
    /**
     * redis過期時(shí)間,以秒為單位
     */
    public final static int EXRP_HOUR = 60 * 60; //一小時(shí)
    public final static int EXRP_DAY = 60 * 60 * 24; //一天
    public final static int EXRP_MONTH = 60 * 60 * 24 * 30; //一個(gè)月
    /**
     * 初始化Redis連接池
     */
    private static void initialPool() {
        try {
            JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
            config.setMaxTotal(MAX_ACTIVE);
            config.setMaxIdle(MAX_IDLE);
            config.setMaxWaitMillis(MAX_WAIT);
            config.setTestOnBorrow(TEST_ON_BORROW);
            jedisPool = new JedisPool(config, IP, PORT, TIMEOUT, "123456");
        } catch (Exception e) {
            //logger.error("First create JedisPool error : "+e);
            e.getMessage();
        }
    }
    /**
     * 在多線程環(huán)境同步初始化
     */
    private static synchronized void poolInit() {
        if (jedisPool == null) {
            initialPool();
        }
    }
    /**
     * 同步獲取Jedis實(shí)例
     *
     * @return Jedis
     */
    public synchronized static Jedis getJedis() {
        if (jedisPool == null) {
            poolInit();
        }
        Jedis jedis = null;
        try {
            if (jedisPool != null) {
                jedis = jedisPool.getResource();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.getMessage();
            // logger.error("Get jedis error : "+e);
        }
        return jedis;
    }
    /**
     * 釋放jedis資源
     *
     * @param jedis
     */
    public static void returnResource(final Jedis jedis) {
        if (jedis != null && jedisPool != null) {
            jedisPool.returnResource(jedis);
        }
    }
    public static Long sadd(String key, String... members) {
        Jedis jedis = null;
        Long res = null;
        try {
            jedis = getJedis();
            res = jedis.sadd(key, members);
        } catch (Exception e) {
            //logger.error("sadd  error : "+e);
            e.getMessage();
        }
        return res;
    }
}

3、編寫Redis鎖的工具類

public class RedisLock {
    private static final int setnxSuccss = 1;
    /**
     * 獲取鎖
     *
     * @param lockKey        定義鎖的key
     * @param notLockTimeOut 沒有獲取鎖的超時(shí)時(shí)間
     * @param lockTimeOut    使用鎖的超時(shí)時(shí)間
     * @return
     */
    public String getLock(String lockKey, int notLockTimeOut, int lockTimeOut) {
        // 獲取Redis連接
        Jedis jedis = RedisClientUtil.getJedis();
        // 定義沒有獲取鎖的超時(shí)時(shí)間
        Long endTimeOut = System.currentTimeMillis() + notLockTimeOut;
        while (System.currentTimeMillis() < endTimeOut) {
            String lockValue = UUID.randomUUID().toString();
            // 如果在多線程情況下誰能夠setnx 成功返回0 誰就獲取到鎖
            if (jedis.setnx(lockKey, lockValue) == setnxSuccss) {
                jedis.expire(lockKey, lockTimeOut / 1000);
                return lockValue;
            }
            // 否則情況下 在超時(shí)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)循環(huán)
        }
        try {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    /**
     * 釋放鎖 其實(shí)就是將該key刪除
     *
     * @return
     */
    public Boolean unLock(String lockKey, String lockValue) {
        Jedis jedis = RedisClientUtil.getJedis();
        // 確定是對(duì)應(yīng)的鎖 ，才刪除
        if (lockValue.equals(jedis.get(lockKey))) {
            return jedis.del(lockKey) > 0 ? true : false;
        }
        return false;
    }
}

4、測(cè)試方法

 private RedisLock redisLock = new RedisLock();
 private String lockKey = "kaico_lock";
 /**
  * 測(cè)試Jedis實(shí)現(xiàn)分布式鎖
  * @return
  */
 @GetMapping("/restLock1")
 public String restLock1(){
     // 1.獲取鎖
     String lockValue = redisLock.getLock(lockKey, 5000, 5000);
     if (StringUtils.isEmpty(lockValue)) {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",獲取鎖失敗!");
         return "獲取鎖失敗";
     }
     // 2.獲取鎖成功執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",獲取成功，lockValue：" + lockValue);
     // 3.釋放lock鎖
     redisLock.unLock(lockKey, lockValue);
     return "";
 }

使用Springboot實(shí)現(xiàn)

依賴于之前的項(xiàng)目

1、編寫鎖的工具類方法

@Component
public class SpringbootRedisLockUtil {
    @Autowired
    public RedisTemplate redisTemplate;
    //    解鎖原子性操作腳本
    public static final String unlockScript="if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1]\n"
            + "then\n"
            + "    return redis.call(\"del\",KEYS[1])\n"
            + "else\n"
            + "    return 0\n"
            + "end";
    /**
     * 加鎖，有阻塞
     * @param name
     * @param expire
     * @param timeout
     * @return
     */
    public String lock(String name, long expire, long timeout) throws UnsupportedEncodingException {
        long startTime=System.currentTimeMillis();
        String token;
        do{
            token=tryLock(name,expire);
            if(token==null){
                //設(shè)置等待時(shí)間，若等待時(shí)間過長(zhǎng)則獲取鎖失敗
                if((System.currentTimeMillis()-startTime)>(timeout-50)){
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(50);//try it again per 50
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }while (token==null);
        return token;
    }
    /**
     * 解鎖
     * @param name
     * @param token
     * @return
     */
    public Boolean unlock(String name, String token) throws UnsupportedEncodingException {
        byte[][] keyArgs=new byte[2][];
        keyArgs[0]= name.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
        keyArgs[1]= token.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
        RedisConnectionFactory connectionFactory = redisTemplate.getConnectionFactory();
        RedisConnection connection = connectionFactory.getConnection();
        try{
            Long result = connection.scriptingCommands().eval(unlockScript.getBytes(Charset.forName("UTF-8")), ReturnType.INTEGER, 1, keyArgs);
            if(result!=null&&result>0){
                return true;
            }

        }finally {
            RedisConnectionUtils.releaseConnection(connection,connectionFactory);
        }
        return false;
    }
    /**
     * 加鎖，無阻塞
     * @param name
     * @param expire
     * @return
     */
    public String tryLock(String name, long expire) throws UnsupportedEncodingException {
        String token= UUID.randomUUID().toString();
        RedisConnectionFactory connectionFactory = redisTemplate.getConnectionFactory();
        RedisConnection connection = connectionFactory.getConnection();
        try{
            Boolean result = connection.set(name.getBytes(Charset.forName("UTF-8")), token.getBytes(Charset.forName("UTF-8")),
                    Expiration.from(expire, TimeUnit.MILLISECONDS), RedisStringCommands.SetOption.SET_IF_ABSENT);
            if(result!=null&&result){
                return token;
            }
        }
        finally {
            RedisConnectionUtils.releaseConnection(connection,connectionFactory);
        }
        return null;
    }
}

2、測(cè)試類

		@Autowired
    private SpringbootRedisLockUtil springbootRedisLockUtil;
    @PostMapping("/restLock1")
    public void restLock2() throws UnsupportedEncodingException {
        String token;
        token=springbootRedisLockUtil.lock(Thread.currentThread().getName(),1000,11000);
        if(token!=null){
            System.out.println("我拿到鎖了哦!");
        }
        else{
            System.out.println("我沒有拿到鎖！");
        }
        springbootRedisLockUtil.unlock(Thread.currentThread().getName(),token);
    }

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