redis分布式锁&队列应用
分布式锁
- setnx(set if not exists)
如果设值成功则证明上锁成功，然后再调用del指令释放。
// 这里的冒号:就是一个普通的字符，没特别含义，它可以是任意其它字符，不要误解
> setnx lock:codehole true
OK
... do something critical ...
> del lock:codehole
(integer) 1
但是有个问题，如果逻辑执行到中间出现异常了，可能会导致 del 指令没有被调用，这样就会陷入死锁，锁永远得不到释放。
- setnx(set if not exists) 加上过期时间
> setnx lock:codehole true
OK
> expire lock:codehole 5
... do something critical ...
> del lock:codehole
(integer) 1
如果在 setnx 和 expire 之间服务器进程突然挂掉了，可能是因为机器掉电或者是被人为杀掉的，就会导致 expire 得不到执行，也会造成死锁。
- 使用ex nx命令一起执行
> set lock:codehole true ex 5 nx
OK
... do something critical ...
> del lock:codehole
- 删除锁的线程必须是上锁的线程
为 set 指令的 value 参数设置为一个随机数，释放锁时先匹配随机数是否一致，然后再删除 key，这是为了确保当前线程占有的锁不会被其它线程释放，除非这个锁是过期了被服务器自动释放的。
但是匹配 value 和删除 key 不是一个原子操作，Redis 也没有提供类似于delifequals这样的指令，这就需要使用 Lua 脚本来处理了，因为 Lua 脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。
上锁
tag = random.nextint() # 随机数
if redis.set(key, tag, nx=True, ex=5):
do_something()
redis.delifequals(key, tag) # 假想的 delifequals 指令
# delifequals 解锁
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del",KEYS[1])
else
return 0
end
延时队列
消息队列
注意：
Redis 的消息队列不是专业的消息队列，它没有非常多的高级特性，没有 ack 保证，如果对消息的可靠性有着极致的追求，那么它就不适合使用。
Redis 的 list(列表) 数据结构常用来作为异步消息队列使用，使用rpush/lpush操作入队列，使用lpop 和 rpop来出队列。
> rpush notify-queue apple banana pear
(integer) 3
> llen notify-queue
(integer) 3
> lpop notify-queue
"apple"
> llen notify-queue
(integer) 2
> lpop notify-queue
"banana"
> llen notify-queue
(integer) 1
> lpop notify-queue
"pear"
> llen notify-queue
(integer) 0
> lpop notify-queue
(nil)
阻塞队列
如果队列空了，客户端就会陷入 pop 的死循环，不停地 pop，没有数据，接着再 pop，又没有数据。这就是浪费生命的空轮询。
通常我们使用 sleep 来解决这个问题，让线程睡一会，睡个 1s 钟就可以了。但是有个小问题，那就是睡眠会导致消息的延迟增大。
我们可以使用 blpop/brpop，阻塞读。
阻塞读在队列没有数据的时候，会立即进入休眠状态，一旦数据到来，则立刻醒过来。消息的延迟几乎为零。用blpop/brpop替代前面的lpop/rpop，就完美解决了上面的问题。
锁冲突处理
上面我们讲了分布式锁的问题，但是加锁失败没有讲。一般我们有3种策略来处理加锁失败：
- 直接抛出异常，通知用户稍后重试
这种方式比较适合由用户直接发起的请求，用户看到错误对话框后，会先阅读对话框的内容，再点击重试，这样就可以起到人工延时的效果。 - sleep 一会再重试
sleep 会阻塞当前的消息处理线程，会导致队列的后续消息处理出现延迟。如果碰撞的比较频繁或者队列里消息比较多，sleep 可能并不合适。 - 将请求转移至延时队列，过一会再试
这种方式比较适合异步消息处理，将当前冲突的请求扔到另一个队列延后处理以避开冲突。
延时队列
延时队列可以通过 Redis 的 zset(有序列表) 来实现。我们将消息序列化成一个字符串作为 zset 的value，这个消息的到期处理时间作为score，然后用多个线程轮询 zset 获取到期的任务进行处理，多个线程是为了保障可用性，万一挂了一个线程还有其它线程可以继续处理。
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.TypeReference;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisDelayingQueue<T> {
static class TaskItem<T> {
public String id;
public T msg;
}
// fastjson 序列化对象中存在 generic 类型时，需要使用 TypeReference
private Type TaskType = new TypeReference<TaskItem<T>>() {
}.getType();
private Jedis jedis;
private String queueKey;
public RedisDelayingQueue(Jedis jedis, String queueKey) {
this.jedis = jedis;
this.queueKey = queueKey;
}
public void delay(T msg) {
TaskItem<T> task = new TaskItem<T>();
task.id = UUID.randomUUID().toString(); // 分配唯一的 uuid
task.msg = msg;
String s = JSON.toJSONString(task); // fastjson 序列化
jedis.zadd(queueKey, System.currentTimeMillis() + 5000, s); // 塞入延时队列 ,5s 后再试
}
public void loop() {
while (!Thread.interrupted()) {
// 只取一条
Set<String> values = jedis.zrangeByScore(queueKey, 0, System.currentTimeMillis(), 0, 1);
if (values.isEmpty()) {
try {
Thread.sleep(500); // 歇会继续
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
continue;
}
String s = values.iterator().next();
if (jedis.zrem(queueKey, s) > 0) { // 抢到了
TaskItem<T> task = JSON.parseObject(s, TaskType); // fastjson 反序列化
this.handleMsg(task.msg);
}
}
}
public void handleMsg(T msg) {
System.out.println(msg);
}
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
RedisDelayingQueue<String> queue = new RedisDelayingQueue<>(jedis, "q-demo");
Thread producer = new Thread() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
queue.delay("codehole" + i);
}
}
};
Thread consumer = new Thread() {
public void run() {
queue.loop();
}
};
producer.start();
consumer.start();
try {
producer.join();
Thread.sleep(6000);
consumer.interrupt();
consumer.join();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
