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Redisson实现分布式锁(1)---原理

Redisson实现分布式锁(1)---原理

有关Redisson作为实现分布式锁,总的分3大模块来讲。

1、Redisson实现分布式锁原理
2、Redisson实现分布式锁的源码解析
3、Redisson实现分布式锁的项目代码(可以用于实际项目中)

本文只介绍Redisson如何实现分布式锁的原理。其它的会在接下来的博客讲,最后有关Redisson实现分布式锁的项目代码的博客中会放上项目源码到GitHub上。

一、高效分布式锁

当我们在设计分布式锁的时候,我们应该考虑分布式锁至少要满足的一些条件,同时考虑如何高效的设计分布式锁,这里我认为以下几点是必须要考虑的。

1、互斥

在分布式高并发的条件下,我们最需要保证,同一时刻只能有一个线程获得锁,这是最基本的一点。

2、防止死锁

在分布式高并发的条件下,比如有个线程获得锁的同时,还没有来得及去释放锁,就因为系统故障或者其它原因使它无法执行释放锁的命令,导致其它线程都无法获得锁,造成死锁。

所以分布式非常有必要设置锁的有效时间,确保系统出现故障后,在一定时间内能够主动去释放锁,避免造成死锁的情况。

3、性能

对于访问量大的共享资源,需要考虑减少锁等待的时间,避免导致大量线程阻塞。

所以在锁的设计时,需要考虑两点。

1、锁的颗粒度要尽量小。比如你要通过锁来减库存,那这个锁的名称你可以设置成是商品的ID,而不是任取名称。这样这个锁只对当前商品有效,锁的颗粒度小。

2、锁的范围尽量要小。比如只要锁2行代码就可以解决问题的,那就不要去锁10行代码了。

4、重入

我们知道ReentrantLock是可重入锁,那它的特点就是:同一个线程可以重复拿到同一个资源的锁。重入锁非常有利于资源的高效利用。关于这点之后会做演示。

针对以上Redisson都能很好的满足,下面就来分析下它。


二、Redisson原理分析

为了更好的理解分布式锁的原理,我这边自己画张图通过这张图来分析。

1、加锁机制

线程去获取锁,获取成功: 执行lua脚本,保存数据到redis数据库。

线程去获取锁,获取失败: 一直通过while循环尝试获取锁,获取成功后,执行lua脚本,保存数据到redis数据库。

2、watch dog自动延期机制

这个比较难理解,找了些许资料感觉也并没有解释的很清楚。这里我自己的理解就是:

在一个分布式环境下,假如一个线程获得锁后,突然服务器宕机了,那么这个时候在一定时间后这个锁会自动释放,你也可以设置锁的有效时间(不设置默认30秒),这样的目的主要是防止死锁的发生。

但在实际开发中会有下面一种情况:

      //设置锁1秒过去
        redissonLock.lock("redisson", 1);
        /**
         * 业务逻辑需要咨询2秒
         */
        redissonLock.release("redisson");

      /**
       * 线程1 进来获得锁后,线程一切正常并没有宕机,但它的业务逻辑需要执行2秒,这就会有个问题,在 线程1 执行1秒后,这个锁就自动过期了,
       * 那么这个时候 线程2 进来了。那么就存在 线程1和线程2 同时在这段业务逻辑里执行代码,这当然是不合理的。
       * 而且如果是这种情况,那么在解锁时系统会抛异常,因为解锁和加锁已经不是同一线程了,具体后面代码演示。
       */

所以这个时候看门狗就出现了,它的作用就是 线程1 业务还没有执行完,时间就过了,线程1 还想持有锁的话,就会启动一个watch dog后台线程,不断的延长锁key的生存时间。

注意 正常这个看门狗线程是不启动的,还有就是这个看门狗启动后对整体性能也会有一定影响,所以不建议开启看门狗。

3、为啥要用lua脚本呢?

这个不用多说,主要是如果你的业务逻辑复杂的话,通过封装在lua脚本中发送给redis,而且redis是单线程的,这样就保证这段复杂业务逻辑执行的原子性

4、可重入加锁机制

Redisson可以实现可重入加锁机制的原因,我觉得跟两点有关:

1、Redis存储锁的数据类型是 Hash类型
2、Hash数据类型的key值包含了当前线程信息。

下面是redis存储的数据

这里表面数据类型是Hash类型,Hash类型相当于我们java的 <key,<key1,value>> 类型,这里key是指 'redisson'

它的有效期还有9秒,我们再来看里们的key1值为078e44a3-5f95-4e24-b6aa-80684655a15a:45它的组成是:

guid + 当前线程的ID。后面的value是就和可重入加锁有关。

举图说明

上面这图的意思就是可重入锁的机制,它最大的优点就是相同线程不需要在等待锁,而是可以直接进行相应操作。

5、Redis分布式锁的缺点

Redis分布式锁会有个缺陷,就是在Redis哨兵模式下:

客户端1 对某个master节点写入了redisson锁,此时会异步复制给对应的 slave节点。但是这个过程中一旦发生 master节点宕机,主备切换,slave节点从变为了 master节点。

这时客户端2 来尝试加锁的时候,在新的master节点上也能加锁,此时就会导致多个客户端对同一个分布式锁完成了加锁。

这时系统在业务语义上一定会出现问题,导致各种脏数据的产生

缺陷在哨兵模式或者主从模式下,如果 master实例宕机的时候,可能导致多个客户端同时完成加锁。


说明 这篇博客主要是根据自己的开发经验,同时也在网上找了许多资料后整理的,如果哪里有写的不对,希望多多指点。万分感激!




只要自己变优秀了,其他的事情才会跟着好起来(中将5)
posted on 2019-06-18 22:44  雨点的名字  阅读(...)  评论(... 编辑 收藏