使用Redis实现分布式锁
1.实现分布式锁的几种方案
1.Redis实现 (推荐)
2.Zookeeper实现
3.数据库实现
Redis实现分布式锁 * * 在集群等多服务器中经常使用到同步处理一下业务，这是普通的事务是满足不了业务需求，需要分布式锁 * * 分布式锁的常用3种实现： * 0.数据库乐观锁实现 * 1.Redis实现 --- 使用redis的setnx()、get()、getset()方法，用于分布式锁，解决死锁问题 * 2.Zookeeper实现 * 参考：http://surlymo.iteye.com/blog/2082684 * http://www.jb51.net/article/103617.htm * http://www.hollischuang.com/archives/1716?utm_source=tuicool&utm_medium=referral * 1、实现原理： 基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁，其主要逻辑如下（该图来自于IBM网站）。大致思想即为：每个客户端对某个功能加锁时，在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。 2、优点 锁安全性高，zk可持久化 3、缺点 性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。 4、实现 可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁 * * Redis实现分布式锁的原理： * 1.通过setnx(lock_timeout)实现，如果设置了锁返回1， 已经有值没有设置成功返回0 * 2.死锁问题：通过实践来判断是否过期，如果已经过期，获取到过期时间get(lockKey)，然后getset(lock_timeout)判断是否和get相同， * 相同则证明已经加锁成功，因为可能导致多线程同时执行getset(lock_timeout)方法，这可能导致多线程都只需getset后，对于判断加锁成功的线程， * 再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)过期时间，防止多个线程同时叠加时间，导致锁时效时间翻倍 * 3.针对集群服务器时间不一致问题，可以调用redis的time()获取当前时间
2.Redis分分布式锁的代码实现
1.定义锁接口
package com.jay.service.redis; /** * Redis分布式锁接口 * Created by hetiewei on 2017/4/7. */ public interface RedisDistributionLock { /** * 加锁成功，返回加锁时间 * @param lockKey * @param threadName * @return */ public long lock(String lockKey, String threadName); /** * 解锁， 需要更新加锁时间，判断是否有权限 * @param lockKey * @param lockValue * @param threadName */ public void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName); /** * 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！ * @return */ public long currtTimeForRedis(); }
2.定义锁实现
package com.jay.service.redis.impl; import com.jay.service.redis.RedisDistributionLock; import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory; import org.springframework.dao.DataAccessException; import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection; import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback; import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate; import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * Created by hetiewei on 2017/4/7. */ public class RedisLockImpl implements RedisDistributionLock { //加锁超时时间，单位毫秒， 即：加锁时间内执行完操作，如果未完成会有并发现象 private static final long LOCK_TIMEOUT = 5*1000; private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RedisLockImpl.class); private StringRedisTemplate redisTemplate; public RedisLockImpl(StringRedisTemplate redisTemplate) { this.redisTemplate = redisTemplate; } /** * 加锁 * 取到锁加锁，取不到锁一直等待知道获得锁 * @param lockKey * @param threadName * @return */ @Override public synchronized long lock(String lockKey, String threadName) { LOG.info(threadName+"开始执行加锁"); while (true){ //循环获取锁 //锁时间 Long lock_timeout = currtTimeForRedis()+ LOCK_TIMEOUT +1; if (redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { //定义序列化方式 RedisSerializer<String> serializer = redisTemplate.getStringSerializer(); byte[] value = serializer.serialize(lock_timeout.toString()); boolean flag = redisConnection.setNX(lockKey.getBytes(), value); return flag; } })){ //如果加锁成功 LOG.info(threadName +"加锁成功 ++++ 111111"); //设置超时时间，释放内存 redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); return lock_timeout; }else { //获取redis里面的时间 String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); Long currt_lock_timeout_str = result==null?null:Long.parseLong(result); //锁已经失效 if (currt_lock_timeout_str != null && currt_lock_timeout_str < System.currentTimeMillis()){ //判断是否为空，不为空时，说明已经失效，如果被其他线程设置了值，则第二个条件判断无法执行 //获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间 Long old_lock_timeout_Str = Long.valueOf(redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, lock_timeout.toString())); if (old_lock_timeout_Str != null && old_lock_timeout_Str.equals(currt_lock_timeout_str)){ //多线程运行时，多个线程签好都到了这里，但只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利获取锁 LOG.info(threadName + "加锁成功 ++++ 22222"); //设置超时间，释放内存 redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); //返回加锁时间 return lock_timeout; } } } try { LOG.info(threadName +"等待加锁， 睡眠100毫秒"); // TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100); TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } /** * 解锁 * @param lockKey * @param lockValue * @param threadName */ @Override public synchronized void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName) { LOG.info(threadName + "执行解锁==========");//正常直接删除 如果异常关闭判断加锁会判断过期时间 //获取redis中设置的时间 String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); Long currt_lock_timeout_str = result ==null?null:Long.valueOf(result); //如果是加锁者，则删除锁， 如果不是，则等待自动过期，重新竞争加锁 if (currt_lock_timeout_str !=null && currt_lock_timeout_str == lockValue){ redisTemplate.delete(lockKey); LOG.info(threadName + "解锁成功------------------"); } } /** * 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！ * @return */ @Override public long currtTimeForRedis(){ return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() { @Override public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { return redisConnection.time(); } }); } }
3.分布式锁验证
@RestController @RequestMapping("/distribution/redis") public class RedisLockController { private static final String LOCK_NO = "redis_distribution_lock_no_"; private static int i = 0; private ExecutorService service; @Autowired private StringRedisTemplate redisTemplate; /** * 模拟1000个线程同时执行业务，修改资源 * * 使用线程池定义了20个线程 * */ @GetMapping("lock1") public void testRedisDistributionLock1(){ service = Executors.newFixedThreadPool(20); for (int i=0;i<1000;i++){ service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { task(Thread.currentThread().getName()); } }); } } @GetMapping("/{key}") public String getValue(@PathVariable("key") String key){ Serializable result = redisTemplate.opsForValue().get(key); return result.toString(); } private void task(String name) { // System.out.println(name + "任务执行中"+(i++)); //创建一个redis分布式锁 RedisLockImpl redisLock = new RedisLockImpl(redisTemplate); //加锁时间 Long lockTime; if ((lockTime = redisLock.lock((LOCK_NO+1)+"", name))!=null){ //开始执行任务 System.out.println(name + "任务执行中"+(i++)); //任务执行完毕 关闭锁 redisLock.unlock((LOCK_NO+1)+"", lockTime, name); } } }
4.结果验证：
在Controller中模拟了1000个线程，通过线程池方式提交，每次20个线程抢占分布式锁，抢到分布式锁的执行代码，没抢到的等待
结果如下：
2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4等待加锁， 睡眠100毫秒 2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-7] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-7解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-5任务执行中994 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1等待加锁， 睡眠100毫秒 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.397 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-6任务执行中995 2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-19任务执行中996 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.571 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-11任务执行中997 2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.585 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-4任务执行中998 2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-1任务执行中999 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1解锁成功------------------
