分布式锁实践
安装工具
正常是需要在linux安装redis（官方推荐），为了方便在开发环境中，使用windows版本的redis
GitHub - redis-windows/redis-windows: Redis 6.0.20 6.2.14 7.0.15 for Windows
下载release版本，
根据readme，在服务中注册，并启动redis：redis-windows/README.zh_CN.md at main · redis-windows/redis-windows · GitHub
下载windows下的redis管理可视化工具Releases · qishibo/AnotherRedisDesktopManager · GitHub
那么，开始代码环节
代码实践
导入依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>
配置
工具类
因为是工具类，所以并不想将他强依赖于IOC，所以这里使用beanFactory来对他进行bean的加载。
package com.example.redisdemo.config;
import com.example.redisdemo.utils.RedisLockUtil;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class BeanFactory {
@Bean
public RedisLockUtil redisLockUtil(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
return new RedisLockUtil(redisTemplate);
}
}
package com.example.redisdemo.utils;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisStringCommands;
import org.springframework.data.redis.connection.ReturnType;
import org.springframework.data.redis.core.RedisConnectionUtils;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.types.Expiration;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import javax.annotation.Resource;
@Slf4j
public class RedisLockUtil {
private RedisTemplate<String,String> redisTemplate;
/**
* 解锁脚本，原子操作
*/
private static final String unlockScript =
"if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1]\n"
+ "then\n"
+ " return redis.call(\"del\",KEYS[1])\n"
+ "else\n"
+ " return 0\n"
+ "end";
public RedisLockUtil(RedisTemplate<String,String> redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}
public RedisLockUtil() {
}
/**
* 加锁，有阻塞
* @param name
* @param expire
* @param timeout
* @return
*/
public String lock(String name, long expire, long timeout){
long startTime = System.currentTimeMillis();
String token;
do{
token = tryLock(name, expire);
if(token == null) {
if((System.currentTimeMillis()-startTime) > (timeout-50))
break;
try {
Thread.sleep(50); //try 50 per sec
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}while(token==null);
return token;
}
/**
* 加锁，无阻塞
* @param name
* @param expire
* @return
*/
public String tryLock(String name, long expire) {
String token = UUID.randomUUID().toString();
RedisConnectionFactory factory = redisTemplate.getConnectionFactory();
RedisConnection conn = factory.getConnection();
try{
Boolean result = conn.set(name.getBytes(Charset.forName("UTF-8")), token.getBytes(Charset.forName("UTF-8")),
Expiration.from(expire, TimeUnit.MILLISECONDS), RedisStringCommands.SetOption.SET_IF_ABSENT);
if(result!=null && result)
return token;
}finally {
RedisConnectionUtils.releaseConnection(conn, factory);
}
return null;
}
/**
* 解锁
* @param name
* @param token
* @return
*/
public boolean unlock(String name, String token) {
byte[][] keysAndArgs = new byte[2][];
keysAndArgs[0] = name.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
keysAndArgs[1] = token.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
RedisConnectionFactory factory = redisTemplate.getConnectionFactory();
RedisConnection conn = factory.getConnection();
try {
Long result = (Long)conn.scriptingCommands().eval(unlockScript.getBytes(Charset.forName("UTF-8")), ReturnType.INTEGER, 1, keysAndArgs);
if(result!=null && result>0)
return true;
}finally {
RedisConnectionUtils.releaseConnection(conn, factory);
}
return false;
}
}
尝试获取锁
@Test
void redisLockTest() {
String token = redisLockUtil.tryLock("fuwu:123", 1000);
System.out.println("拿到锁："+token);
}
此时已有锁，尝试再次执行
token返回为null，说明获取锁失败。使用10个线程进行等待尝试，看是否能够实现交替进入业务。
多线程竞争
package com.example.redisdemo;
import javax.annotation.Resource;
import com.example.redisdemo.utils.RedisLockUtil;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
@SpringBootTest
class RedisDemoApplicationTests {
@Resource
RedisLockUtil redisLockUtil;
@Test
void redisLockTest() throws InterruptedException {
System.out.println();
String name = "RedisLockTest";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int finalI = i;
new Thread(()->{
System.out.println("业务编号:" + finalI + "开始执行，尝试获取锁...");
String token = redisLockUtil.lock(name, 60, 60 * 1000);
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println(finalI+" 拿到锁："+token);
System.out.println("业务执行中...");
System.out.println("业务执行完成\n开始解锁中...");
if (redisLockUtil.unlock(name, token)) {
System.out.println("token："+ token +" 解锁成功");
}
}).start();
}
Thread.sleep(10000);
}
}
输出
业务编号:0开始执行，尝试获取锁...
业务编号:8开始执行，尝试获取锁...
业务编号:3开始执行，尝试获取锁...
业务编号:4开始执行，尝试获取锁...
业务编号:2开始执行，尝试获取锁...
业务编号:5开始执行，尝试获取锁...
业务编号:6开始执行，尝试获取锁...
业务编号:1开始执行，尝试获取锁...
业务编号:7开始执行，尝试获取锁...
业务编号:9开始执行，尝试获取锁...
9 拿到锁：a3059978-efff-4f06-847f-a21a0fd6a6dc
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：a3059978-efff-4f06-847f-a21a0fd6a6dc 解锁成功
1 拿到锁：7aba4b40-77f1-448f-bbc3-60b0991d8b8d
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：7aba4b40-77f1-448f-bbc3-60b0991d8b8d 解锁成功
3 拿到锁：df582f8a-3791-431c-8732-d64cb897dd47
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：df582f8a-3791-431c-8732-d64cb897dd47 解锁成功
7 拿到锁：c771321a-707a-4b1d-8023-732b991cf9b1
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：c771321a-707a-4b1d-8023-732b991cf9b1 解锁成功
0 拿到锁：ba041359-e7ef-4ed7-a59c-8d95e2b5b31d
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：ba041359-e7ef-4ed7-a59c-8d95e2b5b31d 解锁成功
5 拿到锁：78f5eee0-e182-48fa-be70-09f1ec0853e4
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：78f5eee0-e182-48fa-be70-09f1ec0853e4 解锁成功
4 拿到锁：3f821c1e-8c23-4062-8290-d184bd8b09ee
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：3f821c1e-8c23-4062-8290-d184bd8b09ee 解锁成功
2 拿到锁：f861db53-f7cf-48e8-95ec-b08e86b26273
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：f861db53-f7cf-48e8-95ec-b08e86b26273 解锁成功
8 拿到锁：0b50aa0b-3a72-47be-b62a-bb1ac50693b7
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：0b50aa0b-3a72-47be-b62a-bb1ac50693b7 解锁成功
6 拿到锁：5524fe2a-1967-453e-a86e-bf35a49de5d9
业务执行中...
业务执行完成
开始解锁中...
token：5524fe2a-1967-453e-a86e-bf35a49de5d9 解锁成功
可以看到，锁的获取都是串行的，说明该锁在多线程的情况下，能保持作用
使用setNX + lua脚本解锁作为分布式锁解决方案的小结
首先，代码简单，代码简单意味着可维护性高，并且出了问题十分好定位。
但是其实仅实现了较为简单的功能，仅使用lua脚本解决了在解锁的时候，获取锁的值跟目前线程持有锁的值对比，然后对比成功再删除，且该操作是原子性的，防止A线程在获取自己的锁的value的时候刚好超时，B线程进来获取到锁了，然后A线程把B线程的锁给嘎了这种场景。
但是，A线程在正常运行的情况下，真的有必要释放锁吗？虽然我们设置了过期时间是为了防止A线程因为宕机，或者业务太长执行了太长时间了，导致一系列问题。但是如果是A线程跟B线程一起执行的话，势必会导致各种问题呢？那么A线程就得保持住自己的锁，不让B进来，为了防止宕机问题，那么过期时间必然是要设置的，所以此时需要续命了，如果A线程还在执行，那么给他续个时间。这种系统的复杂度还是较高的，为了防止各种奇奇怪怪的BUG，我们这引入redisson来实现，redisson提供了看门狗机制，10s检查一下A线程是否还活着，如果活着，给它续一次命，看门狗是单独的线程。
因此，下面开始编写redisson来实现分布式锁的写法。
Redisson实现分布式锁
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson</artifactId>
<version>2.7.0</version>
</dependency>
@Bean(name = "Redisson")
public Redisson redisson() {
Config config = new Config();
config.useSingleServer()
.setAddress("localhost:6379");
// config.useClusterServers()
// // 集群状态扫描间隔时间，单位是毫秒
// .setScanInterval(2000)
// //cluster方式至少6个节点(3主3从，3主做sharding，3从用来保证主宕机后可以高可用)
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6379" )
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6380")
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6381")
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6382")
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6383")
// .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6384");
return (Redisson) Redisson.create(config);
}
@Bean(name = "RedisLockUtilForRedisson")
public RedisLockUtilForRedisson redisLockUtil(Redisson redisson) {
return new RedisLockUtilForRedisson(redisson);
}
package com.example.redisdemo.utils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import jodd.datetime.TimeUtil;
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.spring.cache.RedissonSpringCacheManager;
public class RedisLockUtilForRedisson {
public RedisLockUtilForRedisson() {
}
private Redisson redisson;
public RedisLockUtilForRedisson(Redisson redisson) {
this.redisson = redisson;
}
public boolean acquire(String key) {
RLock lock = redisson.getLock(key);
lock.lock(1,TimeUnit.MINUTES);
return true;
}
}
如果指定了过期时间，那么不会进入到scheduleExpirationRenewal，不会续命，使用默认时间30s会自动续命，续命的检查时间为 30s / 3 = 10s
其他unlock、tryLock等自行看源码即可，较于自己实现，仅免去了写lua脚本，实现原理类似。
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