Redis从入门到精通-分布式锁-代码实现

一、代码基本实现

复制代码
package com.angoubiubiu.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class RedisController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("/redis")
    public String testRedis() {
        //设置值到redis
        redisTemplate.opsForValue().set("name","lucy");
        //从redis获取值
        String name = (String)redisTemplate.opsForValue().get("name");
        return name;
    }

    /**
     * 测试加锁情况
     */
    @GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        //1获取锁,setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //2.4释放锁,del
            redisTemplate.delete("lock");

        }else{
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 测试不加锁情况
     */
    @GetMapping("noLock")
    public void noLock(){

            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);


    }

}
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1、测试加锁

Redis: set num 0

利用ab测试工具模拟并发

ab -n 100 -c 10 http://192.168.10.1:9001/testLock

此处报

Benchmarking 192.168.10.1 (be patient).....done

建议配redis连接池

# 最大可用连接数(默认为8,负数表示无限)
spring.redis.jedis.pool.max-active=-1
# 从连接池中获取连接最大等待时间(默认为-1,单位为毫秒,负数表示无限)
spring.redis.jedis.pool.max-wait=-1
# 最小空闲连接数(默认为0,该值只有为正数才有用)
spring.redis.jedis.pool.min-idle=0
# 最大空闲连接数(默认为8,负数表示无限)
spring.redis.jedis.pool.max-idle=-1

 

结果:100个请求 num的个数就有100个 成功

2、测试不加锁

ab -n 100 -c 10 http://192.168.10.1:9001/noLock

 

结果:100个请求 num的个数只有21个

基本实现。

问题:setnx刚好获取到锁,业务逻辑出现异常,导致锁无法释放

解决:设置过期时间,自动释放锁。

四、优化之设置锁的过期时间

 

 

复制代码
package com.angoubiubiu.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedisController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("/redis")
    public String testRedis() {
        //设置值到redis
        redisTemplate.opsForValue().set("name","lucy");
        //从redis获取值
        String name = (String)redisTemplate.opsForValue().get("name");
        return name;
    }

    /**
     * 测试加锁情况
     */
    @GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        //1获取锁,setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111",3, TimeUnit.SECONDS);//3秒之后过期
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //2.4释放锁,del
            redisTemplate.delete("lock");

        }else{
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 测试不加锁情况
     */
    @GetMapping("noLock")
    public void noLock(){

            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);


    }

}
复制代码

压力测试肯定也没有问题。自行测试

问题:可能会释放其他服务器的锁。

 

场景:如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下

1. index1业务逻辑没执行完,3秒后锁被自动释放。

2. index2获取到锁,执行业务逻辑,3秒后锁被自动释放。

3. index3获取到锁,执行业务逻辑

4. index1业务逻辑执行完成,开始调用del释放锁,这时释放的是index3的锁,导致index3的业务只执行1s就被别人释放。

最终等于没锁的情况。

解释: 当a服务器先上锁之后,执行相关操作,此时a服务器卡顿(这里就不会手动释放锁),此时锁过期后,b服务器拿到锁,执行具体操作,然后a服务器卡顿结束,手动释放锁,这里就会把b服务器的锁给释放掉

解决方案:setnx获取锁时,设置一个指定的唯一值(例如:uuid);释放前获取这个值,判断是否自己的锁

四、优化之UUID防误删

 

 

复制代码
package com.angoubiubiu.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedisController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("/redis")
    public String testRedis() {
        //设置值到redis
        redisTemplate.opsForValue().set("name","lucy");
        //从redis获取值
        String name = (String)redisTemplate.opsForValue().get("name");
        return name;
    }

    /**
     * 测试加锁情况
     */
    @GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        String uuid= UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        //1获取锁,setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,3, TimeUnit.SECONDS);//3秒之后过期
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //如果当前uuid 和 锁里面存的uuid相同才给予释放锁
            if(uuid.equals(redisTemplate.opsForValue().get(lock))){
                //2.4释放锁,del
                redisTemplate.delete("lock");
            }

        }else{
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 测试不加锁情况
     */
    @GetMapping("noLock")
    public void noLock(){

            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);


    }

}
复制代码

问题:删除操作缺乏原子性。

场景:

1. index1执行删除时,查询到的lock值确实和uuid相等

uuid=v1

set(lock,uuid)

 

2. index1执行删除前,lock刚好过期时间已到,被redis自动释放

redis中没有了lock,没有了锁。

 

3. index2获取了lock

index2线程获取到了cpu的资源,开始执行方法

uuid=v2

set(lock,uuid)

4. index1执行删除,此时会把index2lock删除

index1 因为已经在方法中了,所以不需要重新上锁。index1有执行的权限。index1已经比较完成了,这个时候,开始执行

 

删除的index2的锁!

 

解释:当a服务器上锁后,进行具体操作,对比uuid之后(对比完后)准备释放锁,此时a服务器的锁过期了,b服务器上锁后进行具体操作,由于a服务器已经对比过uuid了,此时直接释放锁,会把b服务器的锁给释放掉

五、优化之LUA脚本保证删除的原子性

 

复制代码
package com.angoubiubiu.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedisController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("/redis")
    public String testRedis() {
        //设置值到redis
        redisTemplate.opsForValue().set("name","lucy");
        //从redis获取值
        String name = (String)redisTemplate.opsForValue().get("name");
        return name;
    }

    /**
     * 测试加锁情况
     */
    @GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        String uuid= UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        //1获取锁,setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,3, TimeUnit.SECONDS);//3秒之后过期
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //如果当前uuid 和 锁里面存的uuid相同才给予释放锁
            if(uuid.equals(redisTemplate.opsForValue().get(lock))){
                //2.4释放锁,del
                redisTemplate.delete("lock");
            }

        }else{
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 测试不加锁情况
     */
    @GetMapping("noLock")
    public void noLock(){

            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);


    }
    @GetMapping("testLockLua")
    public void testLockLua() {
        //1 声明一个uuid ,将做为一个value 放入我们的key所对应的值中
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        //2 定义一个锁:lua 脚本可以使用同一把锁,来实现删除!
        String skuId = "25"; // 访问skuId 为25号的商品 100008348542
        String locKey = "lock:" + skuId; // 锁住的是每个商品的数据

        // 3 获取锁
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);

        // 第一种: lock 与过期时间中间不写任何的代码。
        // redisTemplate.expire("lock",10, TimeUnit.SECONDS);//设置过期时间
        // 如果true
        if (lock) {
            // 执行的业务逻辑开始
            // 获取缓存中的num 数据
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            // 如果是空直接返回
            if (StringUtils.isEmpty(value)) {
                return;
            }
            // 不是空 如果说在这出现了异常! 那么delete 就删除失败! 也就是说锁永远存在!
            int num = Integer.parseInt(value + "");
            // 使num 每次+1 放入缓存
            redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
            /*使用lua脚本来锁*/
            // 定义lua 脚本
            String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
            // 使用redis执行lua执行
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setScriptText(script);
            // 设置一下返回值类型 为Long
            // 因为删除判断的时候,返回的0,给其封装为数据类型。如果不封装那么默认返回String 类型,
            // 那么返回字符串与0 会有发生错误。
            redisScript.setResultType(Long.class);
            // 第一个要是script 脚本 ,第二个需要判断的key,第三个就是key所对应的值。
            redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(locKey), uuid);
        } else {
            // 其他线程等待
            try {
                // 睡眠
                Thread.sleep(1000);
                // 睡醒了之后,调用方法。
                testLockLua();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}
复制代码

项目中正确使用:

1. 定义keykey应该是为每个sku定义的,也就是每个sku有一把锁。

String locKey ="lock:"+skuId; // 锁住的是每个商品的数据

Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid,3,TimeUnit.SECONDS);

总结

1、加锁

// 1. 从redis中获取锁,set k1 v1 px 20000 nx
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean lock = this.redisTemplate.opsForValue()
      .setIfAbsent("lock", uuid, 2, TimeUnit.SECONDS);

2、使用lua释放锁

// 2. 释放锁 del
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
// 设置lua脚本返回的数据类型
DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
// 设置lua脚本返回类型为Long
redisScript.setResultType(Long.class);
redisScript.setScriptText(script);
redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList("lock"),uuid);

3、重试

Thread.sleep(500);
testLock();

为了确保分布式锁可用,我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件:

 

  • 互斥性。在任意时刻,只有一个客户端能持有锁。
  • 不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁,也能保证后续其他客户端能加锁。
  • 解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端,客户端自己不能把别人加的锁给解了。
  • 加锁和解锁必须具有原子性。

 

本文作者:KwFruit

本文链接:https://www.cnblogs.com/mangoubiubiu/p/15942512.html

版权声明:本作品采用知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 2.5 中国大陆许可协议进行许可。

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