五、Redis企业实战 - 分布式锁

你们有随时可以打扰的人吗

利用Redis实现分布式锁

基本原理

分布式锁：满足分布式系统或集群模式下多进程可见并且互斥的锁。

分布式锁的核心思想：

就是让大家（集群中的所有机器）都使用同一把锁，只要大家使用的是同一把锁，那么我们就能锁住线程，不让线程进行，让程序串行执行，这就是分布式锁的核心思路。

满足条件

常见分布式锁

Redis分布式锁实现核心思路

利用redis 的setNx方法，当有多个线程进入时，就利用该方法，第一个线程进入时，redis 中就有这个key 了，返回了1，如果结果是1，则表示他抢到了锁，那么他去执行业务，然后再删除锁，退出锁逻辑，没有抢到锁的线程，等待一定时间后重试即可。

实现分布式锁时需要实现的两个基本方法：

1. 获取锁

2. 释放锁

实现分布式锁版本一

代码示例

ILock

/**
 * @Description redis分布式锁实现
 * @Author LH
 * @Date 2022/11/18 15:15
 **/
public interface ILock {
​
    /**
     * 尝试获取锁
     *
     * @param timeoutSec 锁持有的超时时间，过期后自动释放
     * @return true/false
     */
    boolean tryLock(long timeoutSec);
​
    /**
     * 释放锁
     */
    void unLock();
}

SimpleRedisLock

/**
 * @Description redis分布式锁实现
 * @Author LH
 * @Date 2022/11/18 15:17
 **/
public class SimpleRedisLock implements ILock {
​
    private String name;
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
​
    public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
​
    private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
​
    @Override
    public boolean tryLock(long timeoutSec) {
        // 获取线程标识
        long threadId = Thread.currentThread().getId();
        // 获取锁
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId + "", timeoutSec, TimeUnit.MINUTES);
​
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }
​
    @Override
    public void unLock() {
        // 通过del删除锁
        stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
    }
}

修改业务代码

  @Override
    public Result seckillVoucherById(Long voucherId) {
        // 1. 查询优惠劵
        SeckillVoucher voucher = iSeckillVoucherService.getById(voucherId);
        // 2. 判断秒杀是否开始
        if (voucher.getBeginTime().isAfter(LocalDateTime.now())) {
            return Result.fail("秒杀尚未开始!");
        }
        // 3. 判断秒杀是否结束
        if (voucher.getEndTime().isBefore(LocalDateTime.now())) {
            return Result.fail("秒杀已经结束!");
        }
        // 4. 判断库存是否充足
        if (voucher.getStock() < 1) {
            return Result.fail("库存不足!");
        }
        Long userId = UserHolder.getUser().getId();
        // 创建锁对象
        SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);
        // 获取锁对象
        boolean isLock = lock.tryLock(1200);
        // 加锁失败
        if (!isLock) {
            return Result.fail("不允许重复下单!");
        }
        try {
            // 获取代理对象（事务）
            IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
            return proxy.createVoucherOrder(voucherId, userId);
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unLock();
        }
    }

Redis分布式锁误删情况

问题说明：

持有锁的线程在锁的内部出现了阻塞，导致他的锁自动释放，这时其他线程，线程2来尝试获得锁，就拿到了这把锁，然后线程2在持有锁执行过程中，线程1反应过来，继续执行，而线程1执行过程中，走到了删除锁逻辑，此时就会把本应该属于线程2的锁进行删除，这就是误删别人锁的情况说明。

解决方案：在每个线程释放锁的时候，去判断一下当前这把锁是否属于自己，如果属于自己，则不进行锁的删除，假设还是上边的情况，线程1卡顿，锁自动释放，线程2进入到锁的内部执行逻辑，此时线程1反应过来，然后删除锁，但是线程1，一看当前这把锁不是属于自己，于是不进行删除锁逻辑，当线程2走到删除锁逻辑时，如果没有卡过自动释放锁的时间点，则判断当前这把锁是属于自己的，于是删除这把锁。

解决Redis分布式锁误删

核心逻辑：在存入锁时，放入自己线程的标识，在删除锁时，判断当前这把锁的标识是不是自己存入的，如果是，则进行删除，如果不是，则不进行删除。

加锁、解锁代码修改

加锁

private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
   // 获取线程标示
   String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
   // 获取锁
   Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
                .setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
   return Boolean.TRUE.equals(success);
}

解锁

public void unlock() {
    // 获取线程标示
    String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
    // 获取锁中的标示
    String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
    // 判断标示是否一致
    if(threadId.equals(id)) {
        // 释放锁
        stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
    }
}

分布式锁的原子性问题

线程1现在持有锁之后，在执行业务逻辑过程中，他正准备删除锁，而且已经走到了条件判断的过程中，比如他已经拿到了当前这把锁确实是属于他自己的，正准备删除锁，但是此时他的锁到期了，那么此时线程2进来，但是线程1他会接着往后执行，当他卡顿结束后，他直接就会执行删除锁那行代码，相当于条件判断并没有起到作用，这就是删锁时的原子性问题，之所以有这个问题，是因为线程1的拿锁，比锁，删锁，实际上并不是原子性的。

Lua脚本解决多条命令原子性问题

Redis提供了Lua脚本功能，在一个脚本中编写多条Redis命令，确保多条命令执行时的原子性。Lua 教程 | 菜鸟教程

使用示例

要执行set name jack，则脚本是这样：

redis.call('set', 'name', 'jack')

要先执行set name Rose，再执行get name，则脚本如下：

# 先执行 set name jack
redis.call('set', 'name', 'Rose')
# 再执行 get name
local name = redis.call('get', 'name')
# 返回
return name

用Redis命令来调用脚本，调用脚本的常见命令如下：

调用脚本的常见命令如下：

要执行 redis.call('set', 'name', 'jack') 这个脚本，语法如下：

如果脚本中的key、value不想写死，可以作为参数传递。key类型参数会放入KEYS数组，其它参数会放入ARGV数组，在脚本中可以从KEYS和ARGV数组获取这些参数：

操作redis的拿锁比锁删锁的lua脚本:

-- 这里的 KEYS[1] 就是锁的key，这里的ARGV[1] 就是当前线程标示
-- 获取锁中的标示，判断是否与当前线程标示一致
if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
  -- 一致，则删除锁
  return redis.call('DEL', KEYS[1])
end
-- 不一致，则直接返回
return 0

利用Java代码调用Lua脚本改造分布式锁

RedisTemplate中，可以利用execute方法去执行lua脚本，参数对应关系就如下图

代码修改

private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_SCRIPT;
    static {
        UNLOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
        UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));
        UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
    }
 
    @Override
    public void unlock() {
        // 调用lua脚本
        stringRedisTemplate.execute(
                UNLOCK_SCRIPT,//脚本
                Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name),//keys
                ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());//args
    }