Redis分布式鎖的實現(xiàn)方式
更新時間：2023年04月03日 09:49:57 作者：哪?吒
本文主要介紹了Redis分布式鎖的實現(xiàn)方式，分布式鎖是?滿足分布式系統(tǒng)或集群模式下多進(jìn)程可見并且互斥的鎖。感興趣的同學(xué)可以參考閱讀
一、分布式鎖是什么
分布式鎖是 滿足分布式系統(tǒng)或集群模式下多進(jìn)程可見并且互斥的鎖。
基于Redis實現(xiàn)分布式鎖：
1、獲取鎖
- 互斥：確保只能有一個線程獲取鎖;
- 非阻塞：嘗試獲取鎖，成功返回true，失敗返回false；
添加鎖過期時間，避免服務(wù)宕機(jī)引起死鎖。
SET lock thread1 NX EX 10
2、釋放鎖
- 手動釋放；
DEL key1 - 超時釋放，獲取鎖時添加一個超時鎖；
二、代碼實例
package com.guor.utils;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class RedisLock implements ILock{
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
public RedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
@Override
public boolean tryLock(long timeout) {
// 獲取線程唯一標(biāo)識
long threadId = Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId+"", timeout, TimeUnit.SECONDS);
// 防止拆箱的空指針異常
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unlock() {
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
上面代碼存在鎖誤刪問題：
- 如果線程1獲取鎖，但線程1發(fā)生了阻塞，導(dǎo)致Redis超時釋放鎖；
- 此時，線程2嘗試獲取鎖，成功，并執(zhí)行業(yè)務(wù)；
- 此時，線程1重新開始執(zhí)行任務(wù)，并執(zhí)行完畢，執(zhí)行釋放鎖（即刪除鎖）；
- 但是，線程1刪除的鎖，和線程2的鎖是同一把鎖，這就是
分布式鎖誤刪問題；
在釋放鎖時，釋放線程自己的分布式鎖，就可以解決這個問題。
package com.guor.utils;
import cn.hutool.core.lang.UUID;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class RedisLock implements ILock{
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
public RedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
private static final String UUID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeout) {
// 獲取線程唯一標(biāo)識
String threadId = UUID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeout, TimeUnit.SECONDS);
// 防止拆箱的空指針異常
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unlock() {
// 獲取線程唯一標(biāo)識
String threadId = UUID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖中的標(biāo)識
String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
// 判斷標(biāo)示是否一致
if(threadId.equals(id)) {
// 釋放鎖
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
}
三、基于SETNX實現(xiàn)的分布式鎖存在下面幾個問題
1、不可重入
同一個線程無法多次獲取同一把鎖。
2、不可重試
獲取鎖只嘗試一次就返回false，沒有重試機(jī)制。
3、超時釋放
鎖的超時釋放雖然可以避免死鎖，但如果業(yè)務(wù)執(zhí)行耗時較長，也會導(dǎo)致鎖釋放，存在安全隱患。
4、主從一致性
如果Redis是集群部署的，主從同步存在延遲，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)時，此時會選一個從作為主機(jī)，但是此時的從沒有鎖標(biāo)識，此時，其它線程可能會獲取到鎖，導(dǎo)致安全問題。
四、Redisson實現(xiàn)分布式鎖
Redisson是一個在Redis的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的Java駐內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格。它不僅提供了一系列的分布式的Java常用對象，還提供了許多分布式服務(wù)，其中包含各種分布式鎖的實現(xiàn)。
1、pom
<!--redisson-->
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson</artifactId>
<version>3.13.6</version>
</dependency>
2、配置類
package com.guor.config;
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class RedissonConfig {
@Bean
public RedissonClient redissonClient(){
// 配置
Config config = new Config();
/**
* 單點地址useSingleServer，集群地址useClusterServers
*/
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379").setPassword("123456");
// 創(chuàng)建RedissonClient對象
return Redisson.create(config);
}
}
3、測試類
package com.guor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Slf4j
@SpringBootTest
class RedissonTest {
@Resource
private RedissonClient redissonClient;
private RLock lock;
@BeforeEach
void setUp() {
// 獲取指定名稱的鎖
lock = redissonClient.getLock("nezha");
}
@Test
void test() throws InterruptedException {
// 嘗試獲取鎖
boolean isLock = lock.tryLock(1L, TimeUnit.SECONDS);
if (!isLock) {
log.error("獲取鎖失敗");
return;
}
try {
log.info("哪吒最帥，哈哈哈");
} finally {
// 釋放鎖
lock.unlock();
}
}
}
五、探索tryLock源碼
1、tryLock源碼
嘗試獲取鎖
public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
// 最大等待時間
long time = unit.toMillis(waitTime);
long current = System.currentTimeMillis();
long threadId = Thread.currentThread().getId();
Long ttl = this.tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId);
if (ttl == null) {
return true;
} else {
// 剩余等待時間 = 最大等待時間 - 獲取鎖失敗消耗的時間
time -= System.currentTimeMillis() - current;
if (time <= 0L) {// 獲取鎖失敗
this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
return false;
} else {
// 再次嘗試獲取鎖
current = System.currentTimeMillis();
// subscribe訂閱其它釋放鎖的信號
RFuture<RedissonLockEntry> subscribeFuture = this.subscribe(threadId);
// 當(dāng)Future在等待指定時間time內(nèi)完成時，返回true
if (!subscribeFuture.await(time, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
if (!subscribeFuture.cancel(false)) {
subscribeFuture.onComplete((res, e) -> {
if (e == null) {
// 取消訂閱
this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId);
}
});
}
this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
return false;// 獲取鎖失敗
} else {
try {
// 剩余等待時間 = 剩余等待時間 - 獲取鎖失敗消耗的時間
time -= System.currentTimeMillis() - current;
if (time <= 0L) {
this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
boolean var20 = false;
return var20;
} else {
boolean var16;
do {
long currentTime = System.currentTimeMillis();
// 重試獲取鎖
ttl = this.tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId);
if (ttl == null) {
var16 = true;
return var16;
}
// 再次失敗了，再看一下剩余時間
time -= System.currentTimeMillis() - currentTime;
if (time <= 0L) {
this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
var16 = false;
return var16;
}
// 再重試獲取鎖
currentTime = System.currentTimeMillis();
if (ttl >= 0L && ttl < time) {
// 通過信號量的方式嘗試獲取信號，如果等待時間內(nèi)，依然沒有結(jié)果，會返回false
((RedissonLockEntry)subscribeFuture.getNow()).getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
} else {
((RedissonLockEntry)subscribeFuture.getNow()).getLatch().tryAcquire(time, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
time -= System.currentTimeMillis() - currentTime;
} while(time > 0L);
this.acquireFailed(waitTime, unit, threadId);
var16 = false;
return var16;
}
} finally {
this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId);
}
}
}
}
}
2、重置鎖的有效期
private void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
RedissonLock.ExpirationEntry entry = new RedissonLock.ExpirationEntry();
// this.getEntryName()：鎖的名字，一個鎖對應(yīng)一個entry
// putIfAbsent：如果不存在，將鎖和entry放到map里
RedissonLock.ExpirationEntry oldEntry = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(this.getEntryName(), entry);
if (oldEntry != null) {
// 同一個線程多次獲取鎖，相當(dāng)于重入
oldEntry.addThreadId(threadId);
} else {
// 如果是第一次
entry.addThreadId(threadId);
// 更新有效期
this.renewExpiration();
}
}
更新有效期，遞歸調(diào)用更新有效期，永不過期
private void renewExpiration() {
// 從map中得到當(dāng)前鎖的entry
RedissonLock.ExpirationEntry ee = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName());
if (ee != null) {
// 開啟延時任務(wù)
Timeout task = this.commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
RedissonLock.ExpirationEntry ent = (RedissonLock.ExpirationEntry)RedissonLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(RedissonLock.this.getEntryName());
if (ent != null) {
// 取出線程id
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId != null) {
// 刷新有效期
RFuture<Boolean> future = RedissonLock.this.renewExpirationAsync(threadId);
future.onComplete((res, e) -> {
if (e != null) {
RedissonLock.log.error("Can't update lock " + RedissonLock.this.getName() + " expiration", e);
} else {
if (res) {
// 遞歸調(diào)用更新有效期，永不過期
RedissonLock.this.renewExpiration();
}
}
});
}
}
}
}, this.internalLockLeaseTime / 3L, TimeUnit.MILLISECONDS);// 10S
ee.setTimeout(task);
}
}
更新有效期
protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
return this.evalWriteAsync(this.getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
// 判斷當(dāng)前線程的鎖是否是當(dāng)前線程
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then
// 更新有效期
redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);
return 1;
end;
return 0;",
Collections.singletonList(this.getName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));
}
3、調(diào)用lua腳本
<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
// 鎖釋放時間
this.internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);
return this.evalWriteAsync(this.getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
// 判斷鎖成功
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then
redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 如果不存在，記錄鎖標(biāo)識，次數(shù)+1
redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); // 設(shè)置鎖有效期
return nil; // 相當(dāng)于Java的null
end;
if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then
redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 如果存在，判斷鎖標(biāo)識是否是自己的，次數(shù)+1
redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); // 設(shè)置鎖有效期
return nil;
end;
// 判斷鎖失敗，pttl：指定鎖剩余有效期，單位毫秒，KEYS[1]：鎖的名稱
return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
Collections.singletonList(this.getName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));
}
六、釋放鎖unlock源碼
1、取消更新任務(wù)
public RFuture<Void> unlockAsync(long threadId) {
RPromise<Void> result = new RedissonPromise();
RFuture<Boolean> future = this.unlockInnerAsync(threadId);
future.onComplete((opStatus, e) -> {
// 取消更新任務(wù)
this.cancelExpirationRenewal(threadId);
if (e != null) {
result.tryFailure(e);
} else if (opStatus == null) {
IllegalMonitorStateException cause = new IllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: " + this.id + " thread-id: " + threadId);
result.tryFailure(cause);
} else {
result.trySuccess((Object)null);
}
});
return result;
}
2、刪除定時任務(wù)
void cancelExpirationRenewal(Long threadId) {
// 從map中取出當(dāng)前鎖的定時任務(wù)entry
RedissonLock.ExpirationEntry task = (RedissonLock.ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName());
if (task != null) {
if (threadId != null) {
task.removeThreadId(threadId);
}
// 刪除定時任務(wù)
if (threadId == null || task.hasNoThreads()) {
Timeout timeout = task.getTimeout();
if (timeout != null) {
timeout.cancel();
}
EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(this.getEntryName());
}
}
}
以上就是Redis分布式鎖的實現(xiàn)方式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Redis實現(xiàn)分布式鎖的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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