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一文讓你搞懂如何手寫(xiě)一個(gè)redis分布式鎖

 更新時(shí)間：2022年11月11日 08:24:00   作者：指北君  
既然要搞懂Redis分布式鎖，那肯定要有一個(gè)需要它的場(chǎng)景。高并發(fā)售票問(wèn)題就是一個(gè)經(jīng)典案例。本文就來(lái)利用這個(gè)場(chǎng)景手寫(xiě)一個(gè)redis分布式鎖，讓你徹底搞懂它

場(chǎng)景

既然要搞懂Redis分布式鎖，那肯定要有一個(gè)需要它的場(chǎng)景。

高并發(fā)售票問(wèn)題就是一個(gè)經(jīng)典案例。

搭建環(huán)境

  • 準(zhǔn)備redis服務(wù)，設(shè)置redis的鍵值對(duì)：set ticket 10
  • 準(zhǔn)備 postman、JMeter 等模擬高并發(fā)請(qǐng)求的工具
  • 核心代碼
@Service
public?class?TicketServiceImpl?implements?TicketService?{
????@Autowired
????private?StringRedisTemplate?stringRedisTemplate;

????private?Logger?logger?=?LoggerFactory.getLogger(TicketServiceImpl.class);

????@Override
????public?String?sellTicket()?{
????????String?ticketStr?=?stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
????????int?ticket?=?0;
????????if?(null?!=?ticketStr)?{
????????????ticket?=?Integer.parseInt(ticketStr);
????????}
????????if?(ticket?>?0)?{
????????????int?ticketNew?=?ticket?-?1;
????????????stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket",?String.valueOf(ticketNew));
????????????logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為："?+?ticketNew);
????????}?else?{
????????????logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
????????}
????????return?"搶票成功...";
????}
}

分析解決問(wèn)題

以上代碼沒(méi)有做任何的加鎖操作，在高并發(fā)情況下，票的超賣情況很嚴(yán)重，根本無(wú)法正常使用

分析1

既然要加分布式鎖，那么我們可以使用Redis中的setnx命令來(lái)模擬一個(gè)鎖。

redis>?EXISTS?job????????????????#?job?不存在
(integer)?0

redis>?SETNX?job?"programmer"????#?job?設(shè)置成功
(integer)?1

redis>?SETNX?job?"code-farmer"???#?嘗試覆蓋?job?，失敗
(integer)?0

當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入到當(dāng)前方法中，使用 setnx 設(shè)置一個(gè)鍵，如果設(shè)置成功，就允許繼續(xù)訪問(wèn)，設(shè)置失敗，就不能訪問(wèn)該方法；

當(dāng)方法運(yùn)行完畢時(shí)，將這個(gè)鍵刪除，下一次再有線程來(lái)訪問(wèn)時(shí)，就重新執(zhí)行該操作。

public?String?sellTicket()?{
????String?lock="lock";
????//?如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
????Boolean?tag?=?stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock,?"");
????if?(!tag)?{?//?如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
????????//?實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
????????//?這里使用自旋的方式，防止訪問(wèn)信息丟失
????????sellTicket();
????????return?"當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
????}
????String?ticketStr?=?stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
????int?ticket?=?0;
????if?(null?!=?ticketStr)?{
????????ticket?=?Integer.parseInt(ticketStr);
????}
????if?(ticket?>?0)?{
????????int?ticketNew?=?ticket?-?1;
????????stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket",?String.valueOf(ticketNew));
????????logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為："?+?ticketNew);
????}?else?{
????????logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
????}
????stringRedisTemplate.delete(lock);
????return?"搶票成功...";
}

分析2

上述的代碼在程序正常運(yùn)行下不會(huì)出現(xiàn)票超賣的問(wèn)題，但是我們需要考慮：

1.如果程序運(yùn)行中系統(tǒng)出現(xiàn)了異常，導(dǎo)致無(wú)法刪除lock，就會(huì)造成死鎖的問(wèn)題。也許有人馬上就會(huì)想到，使用 try{} finally {} ，在finally中進(jìn)行刪除鎖的操作。

但是，如果是分布式架構(gòu)，第一個(gè)服務(wù)器接收到請(qǐng)求，加了鎖，此時(shí)第二個(gè)服務(wù)器也接收到請(qǐng)求，setnx 命令失敗，需要執(zhí)行return操作，根據(jù)finally的特性，執(zhí)行return之前，需要先執(zhí)行finally里的代碼，于是，第二個(gè)服務(wù)器把鎖給刪除了，程序中鎖失效了，肯定會(huì)出現(xiàn)票超賣等一系列問(wèn)題。

2.如果程序在運(yùn)行中直接徹底死了（比如，程序員閑著沒(méi)事兒，來(lái)了個(gè) kill -9；或者斷電），就算加了finally，finally也不能執(zhí)行，還是會(huì)出現(xiàn)死鎖問(wèn)題

解決方法：

  • 給鎖加一個(gè)標(biāo)識(shí)符，只允許自己來(lái)操作鎖，其他訪問(wèn)程序不能操作鎖
  • 還要給鎖加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，這樣就算程序死了，當(dāng)時(shí)間過(guò)期后，還是能夠繼續(xù)執(zhí)行
public?String?sellTicket()?{
????String?lock="lock";?????//?鎖的鍵
????String?lockId?=?UUID.randomUUID().toString();?//?鎖的值：唯一標(biāo)識(shí)
????try{
????????//?如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
????????//?添加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，暫定為?30秒，這里的操作具有原子性，如果過(guò)期時(shí)間設(shè)置失敗，鍵也會(huì)設(shè)置失敗
????????Boolean?tag?=?stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock,?lockId,?30,?TimeUnit.SECONDS);
????????if?(!tag)?{?//?如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
????????????//?實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
????????????//?不設(shè)置回調(diào)的話，訪問(wèn)信息會(huì)丟失
????????????sellTicket();
????????????return?"當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
????????}
????????String?ticketStr?=?stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
????????int?ticket?=?0;
????????if?(null?!=?ticketStr)?{
????????????ticket?=?Integer.parseInt(ticketStr);
????????}
????????if?(ticket?>?0)?{
????????????int?ticketNew?=?ticket?-?1;
????????????stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket",?String.valueOf(ticketNew));
????????????logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為："?+?ticketNew);
????????}?else?{
????????????logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
????????}
????}?finally?{
????????//?如果redis中的值，和當(dāng)前的值一致，才允許刪除鎖。
????????if?(lockId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock)))?{
????????????stringRedisTemplate.delete(lock);
????????}
????}
????return?"搶票成功...";
}

分析3

寫(xiě)到這里已經(jīng)可以解決大部分問(wèn)題了，但是還需要考慮一個(gè)問(wèn)題：

如果程序運(yùn)行的極慢（硬件處理慢或者進(jìn)行了GC），導(dǎo)致30秒已經(jīng)到了，鎖已經(jīng)失效了，程序還沒(méi)有運(yùn)行完成，這時(shí)候，就會(huì)有另一個(gè)線程總想鉆個(gè)空子，導(dǎo)致票的超賣問(wèn)題。

這里我們可以使用 sleep 模擬一下

??......
??if?(ticket?>?0)?{
??????try?{
??????????//?為了測(cè)試方便，過(guò)期時(shí)間和線程暫停時(shí)間都改成了3秒
??????????Thread.sleep(3000);
??????}?catch?(InterruptedException?e)?{
??????????e.printStackTrace();
??????}
??????int?ticketNew?=?ticket?-?1;
??????stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket",?String.valueOf(ticketNew));
??......

這樣運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)極其嚴(yán)重的超賣問(wèn)題

那么該如何設(shè)置這個(gè)過(guò)期時(shí)間呢？繼續(xù)加大？這顯然是不合適的，因?yàn)闊o(wú)論多么大，總有可能出現(xiàn)問(wèn)題。

解決方法

我們可以使用守護(hù)線程，來(lái)保證這個(gè)時(shí)間永不過(guò)期

public?String?sellTicket()?{
????String?lock="lock";?????//?鎖的鍵
????String?lockId?=?UUID.randomUUID().toString();?//?鎖的值：唯一標(biāo)識(shí)
????MyThread?myThread?=?null;?//?鎖的守護(hù)線程
????try{
????????//?如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
????????//?添加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，暫定為?3?秒，這里的操作具有原子性，如果過(guò)期時(shí)間設(shè)置失敗，鍵也會(huì)設(shè)置失敗
????????Boolean?tag?=?stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock,?lockId,?3,?TimeUnit.SECONDS);
????????if?(!tag)?{?//?如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
????????????//?實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
????????????//?不設(shè)置回調(diào)的話，訪問(wèn)信息會(huì)丟失
????????????sellTicket();
????????????return?"當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
????????}

????????//?開(kāi)啟守護(hù)線程,?每隔三分之一的時(shí)間，給鎖續(xù)命
????????myThread?=?new?MyThread(lock);
????????myThread.setDaemon(true);
????????myThread.start();

????????String?ticketStr?=?stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
????????int?ticket?=?0;
????????if?(null?!=?ticketStr)?{
????????????ticket?=?Integer.parseInt(ticketStr);
????????}
????????if?(ticket?>?0)?{
????????????try?{
????????????????Thread.sleep(3000);
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????int?ticketNew?=?ticket?-?1;
????????????stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket",?String.valueOf(ticketNew));
????????????logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為："?+?ticketNew);
????????}?else?{
????????????logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
????????}
????}?finally?{
????????//?如果redis中的值，和當(dāng)前的值一致，才允許刪除鎖。
????????if?(lockId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock)))?{
????????????//?程序運(yùn)行結(jié)束，需要關(guān)閉守護(hù)線程
????????????myThread.stop();
????????????stringRedisTemplate.delete(lock);
????????????logger.info("釋放鎖成功...");
????????}
????}
????return?"搶票成功...";
}

/**?使用后臺(tái)線程進(jìn)行續(xù)命
?*??守護(hù)線程
?*????在主線程下?如果有一個(gè)守護(hù)線程??這個(gè)守護(hù)線程的生命周期?跟主線程是同生死的
?*/
class?MyThread?extends?Thread{
????String?lock;
????MyThread?(String?lock)?{
????????this.lock?=?lock;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????while?(true)?{
????????????try?{
????????????????//?三分之一的時(shí)間
????????????????Thread.sleep(1000);
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????//?假設(shè)線程還活著，就要給鎖續(xù)命
????????????logger.info("線程續(xù)命ing...");
????????????stringRedisTemplate.expire(lock,?3,?TimeUnit.SECONDS);
????????}
????}
}

總結(jié)

到這里，我們已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了redis分布式鎖，并且可以在高并發(fā)場(chǎng)景下正常運(yùn)行。

需要注意的是，實(shí)現(xiàn)分布式鎖的代碼肯定不是最佳的，重要的是了解分布式鎖的實(shí)現(xiàn)原理，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的思路。

到此這篇關(guān)于一文讓你搞懂如何手寫(xiě)一個(gè)redis分布式鎖的文章就介紹到這了,更多相關(guān)redis分布式鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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