Java實現(xiàn)redis分布式鎖的三種方式
一、引入原因
在分布式服務(wù)中，常常有如定時任務(wù)、庫存更新這樣的場景。
在定時任務(wù)中，如果不使用quartz這樣的分布式定時工具，只是簡單的使用定時器來進(jìn)行定時任務(wù)，在服務(wù)分布式部署中，就有可能存在定時任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，造成一些問題。
在庫存更新這樣的場景中，我們服務(wù)對數(shù)據(jù)庫同一條記錄進(jìn)行更新，并記錄。對記錄更新可以使用分布式鎖，但對操作進(jìn)行記錄時，可能造成讀未提交，造成記錄錯亂的情況。
在以上的場景中，我們引入了分布式事務(wù)鎖。
二、分布式鎖實現(xiàn)過程中的問題
問題一：異常導(dǎo)致鎖沒有釋放
這個問題形成的原因就是程序在獲取到鎖之后，執(zhí)行業(yè)務(wù)的過程中出現(xiàn)了異常，導(dǎo)致鎖沒有被釋放。通俗的話說：上廁所的人死在了廁所里面，導(dǎo)致“坑位”資源死鎖無法被釋放。（當(dāng)然這種情況出現(xiàn)的概率很小，但概率小不等于不存在。）
解決方案： 為redis的key設(shè)置過期時間，程序異常導(dǎo)致的死鎖，在到達(dá)過期時間之后鎖自動釋放。也就說廁所門是電子鎖，鎖定的最長時間是有限制的，超過時長鎖就會自動打開釋放"坑位"資源。
問題二：獲取鎖與設(shè)置過期時間操作不是原子性的
上文中我們雖然獲取到鎖，也設(shè)置了過期時間，看似完美。但是在高并發(fā)的場景下仍然會出問題，因為“獲取鎖”與“設(shè)置過期時間”是兩個redis操作，兩個redis操作不是原子性的。
可能出現(xiàn)這種情況：就在獲取鎖之后，設(shè)置過期時間之前程序宕機了。鎖被獲取到了但沒有設(shè)置過期時間，最后又成為死鎖。
解決方案： 獲取鎖的同時設(shè)置過期時間
問題三：鎖過期之后被別的線程重新獲取與釋放
這個問題出現(xiàn)的場景是：假如某個應(yīng)用集群化部署存在多個進(jìn)程實例，實例A、實例B。實例A獲取到鎖，但是執(zhí)行過程超時了（數(shù)據(jù)庫層面或其他層面導(dǎo)致操作執(zhí)行超時）。超時之后鎖被自動釋放了，實例B獲取到鎖，并執(zhí)行業(yè)務(wù)程序，執(zhí)行完成之后把鎖刪除了。
解決方案： 在釋放鎖之前判斷一下，這把鎖是不是自己的那一把，如果是別人的鎖你就不要動。怎么判斷這把鎖是不是自己的？加鎖時為value賦隨機值，加鎖的隨機值等于解鎖時的獲取到的值，才能證明這把鎖是你的。
問題四：鎖的釋放不是原子性的
大家仔細(xì)看代碼，鎖的釋放時三個操作，這三個操作不是原子性的。也就是說在高并發(fā)的場景下，你剛get到的redis key有可能也被別的線程get了，你剛要刪除別的線程可能已經(jīng)把這個key刪除了。
解決方案： 我們可以使用redis lua腳本（lua腳本是在一個事務(wù)里面執(zhí)行的，可以保證原子性）。在Java代碼中可以以字符串的形式存在。如下：
String script =
"if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]
then return redis.call('del', KEYS[1])
else
return 0
end";
問題五：其他的問題？
上面我們分析了很多使用redis實現(xiàn)分布式鎖可能出現(xiàn)的問題及解決方案，其實在實際的開發(fā)應(yīng)用中還會有更多的問題。比如：
- 目前我們的程序獲取不到鎖，就無限的重試，是不是應(yīng)該在重試一定的次數(shù)之后就拋出異常？在有限的時間內(nèi)通過異常給用戶一個友好的響應(yīng)。比如：程序太忙，請您稍后再試！
- 程序A沒有執(zhí)行完成，鎖定的key就過期了。雖然過期之后會自動釋放鎖，但是我的程序A的確沒有執(zhí)行完成啊，也沒有異常拋出，就是執(zhí)行的時間比較長，這個時候是不是應(yīng)該對鎖定的key進(jìn)行續(xù)期？
這些問題在高并發(fā)場景下會出現(xiàn)，實際上分布式鎖的細(xì)節(jié)實踐有很多的現(xiàn)成的解決方案，不用我們?nèi)プ约簩崿F(xiàn)。比較完整優(yōu)秀的分布式鎖實現(xiàn)包括：
RedisLockRegistry是spring-integration-redis中提供redis分布式鎖實現(xiàn)類
基于Redisson實現(xiàn)分布式鎖原理（Redission是一個獨立的redis客戶端，是與Jedis、Lettuce同級別的存在）
三、具體實現(xiàn)
1. RedisTemplate
RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
public void updateUserWithRedisLock(SysUser sysUser) throws InterruptedException {
// 占分布式鎖，去redis占坑
// 1. 分布式鎖占坑
Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("SysUserLock" + sysUser.getId(), "value", 30, TimeUnit.SECONDS);
if(lock) {
//加鎖成功...
// todo business
redisTemplate.delete("SysUserLock" + sysUser.getId()); //刪除key，釋放鎖
} else {
Thread.sleep(100); // 加鎖失敗，重試
updateUserWithRedisLock(sysUser);
}
}
setIfAbsent方法的作用是在某一個lock key不存在的時候，才能返回true；如果這個key已經(jīng)存在了就返回false，返回false就是獲取鎖失敗。setIfAbsent函數(shù)功能類似于redis命令行setnx。
2. RedisLockRegistry
集成spring-integration-redis
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-integration</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.integration</groupId>
<artifactId>spring-integration-redis</artifactId>
</dependency>
注冊RedisLockRegistry
@Configuration
public class RedisLockConfig {
@Bean
public RedisLockRegistry redisLockRegistry(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
//第一個參數(shù)redisConnectionFactory
//第二個參數(shù)registryKey，分布式鎖前綴，設(shè)置為項目名稱會好些
//該構(gòu)造方法對應(yīng)的分布式鎖，默認(rèn)有效期是60秒.可以自定義
return new RedisLockRegistry(redisConnectionFactory, "boot-launch");
//return new RedisLockRegistry(redisConnectionFactory, "boot-launch",60);
}
}
使用RedisLockRegistry
代碼中實現(xiàn)
@Resource
private RedisLockRegistry redisLockRegistry;
public void updateUser(String userId) {
String lockKey = “config” + userId;
Lock lock = redisLockRegistry.obtain(lockKey); //獲取鎖資源
try {
lock.lock(); //加鎖
//這里寫需要處理業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)代碼
} finally {
lock.unlock(); //釋放鎖
}
}注解實現(xiàn)
@RedisLock("lock-key")
public void save(){
}
3. 使用redisson實現(xiàn)分布式鎖
集成redisson
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
<version>3.15.0</version>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.redisson</groupId>
<!-- 默認(rèn)是 Spring Data Redis v.2.3.x ,所以排除掉-->
<artifactId>redisson-spring-data-23</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
配置
在配置文件中加
spring:
redis:
redisson:
file: classpath:redisson.yaml
然后新建一個redisson.yaml文件，也放在resouce目錄下
singleServerConfig:
idleConnectionTimeout: 10000
connectTimeout: 10000
timeout: 3000
retryAttempts: 3
retryInterval: 1500
password: 123456
subscriptionsPerConnection: 5
clientName: null
address: "redis://192.168.161.3:6379"
subscriptionConnectionMinimumIdleSize: 1
subscriptionConnectionPoolSize: 50
connectionMinimumIdleSize: 32
connectionPoolSize: 64
database: 0
dnsMonitoringInterval: 5000
threads: 0
nettyThreads: 0
codec: !<org.redisson.codec.JsonJacksonCodec> {}
transportMode: "NIO"
實現(xiàn)
@Resource
private RedissonClient redissonClient;
public void updateUser(String userId) {
String lockKey = "config" + userId;
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey); //獲取鎖資源
try {
lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS); //加鎖,可以指定鎖定時間
//這里寫需要處理業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)代碼
} finally {
lock.unlock(); //釋放鎖
}
}
- 相對于RedisLockRegistry另一個小優(yōu)點是：我們可以為每一個鎖指定鎖定的超時時間。RedisLockRegistry目前只能針對所有的鎖設(shè)定統(tǒng)一的超時時間
- 如果業(yè)務(wù)執(zhí)行超時之后，再去unlock會拋出java.lang.IllegalMonitorStateException
到此這篇關(guān)于Java實現(xiàn)redis分布式鎖的三種方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java redis分布式鎖 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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