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Redis分布式锁

海滨公园 2022-03-21 阅读 79
java后端

一、Redis锁

  • 多个客户端，通过watch一个键-值，然后开启事务

  • 如果在开启事务的期间，watch的值没有被其他客户端修改过，则执行成功

  • 如果在开启事务的期间，watch的值被其他客户端修改了，则执行失败

    set name erick
    set age 10

    watch name age # 监控对应的属性
    multi
    set address shanxi
    set year 2022
    exec

    如果事务在执行期间，没有其他客户端去操作被watch的值，则A客户端的事物可以执行成功

    如果想解除监控，unwatch

    watch必须在开启事务之前

二、Redis分布式锁

  • 满足分布式系统或集群模式下，多进程可见并互斥的锁

    多线程可见
    互斥
    高可用
    高并发
    安全

在这里插入图片描述

1. Redis锁

  • 基础版本

    获取锁：

    1. 获取锁，单线程保证一定只有一个线程来执行

    SETNX key value

    释放锁
    redis.del(LOCK_NAME)

    2. 如果加锁后，还没来的及释放锁， redis挂了，就可能永远不能释放锁

    因此，对于锁的k-v，要加上过期时间

    3. 如果在加锁和释放锁期间redis挂了，依然没办法，因此redis提供了一个原子性的指令

    SET lock value EX 10 NX

    4. 非阻塞式的，只会试一次，成功了就返回ok，失败了就返回nil

    package com.erick;

    import redis.clients.jedis.Jedis;

    public class Test {

    private static String LOCK_NAME = "LOCK";

/*可以将value替换为Thread的名字*/
private static String LOCK_VALUE = "ERICK";

private static int EXPIRE_SECS = 5;


public static void main(String[] args) {
    thirdLock();
}

/*假如执行完业务后，redis还没来的及释放锁，redis就挂了*/
private static void firstLock() {
    Jedis redis = getRedis();
    /*获取锁，单线程保证一定只有一个线程来执行*/
    Long result = redis.setnx(LOCK_NAME, LOCK_VALUE);
    if (result == 1) {
        executeBusiness();
        /*释放锁*/
        redis.del(LOCK_NAME);
    } else {
        /*等待*/
    }
}

/*假如在上锁和设置过期时间内，redis挂了，锁依然无法释放
 * 因此在设置时候，必须要将加锁和设置过期时间，做成原子性的*/
private static void secondLock() {
    Jedis redis = getRedis();
    Long result = redis.setnx(LOCK_NAME, LOCK_VALUE);
    /*加锁的时候，加上过期时间*/
    redis.setex(LOCK_NAME, EXPIRE_SECS, "");
    if (result == 1) {
        executeBusiness();
        /*释放锁*/
        redis.del(LOCK_NAME);
    } else {
        /*等待*/
    }
}

private static void thirdLock() {
    Jedis redis = getRedis();
    /*是一条原子指令*/
    String result = redis.set(LOCK_NAME, LOCK_VALUE, "NX", "EX", EXPIRE_SECS);
    if ("OK".equalsIgnoreCase(result)) {
        executeBusiness();
        /*释放锁*/
        //redis.del(LOCK_NAME);
    } else {
        /*等待*/
    }
}

private static void executeBusiness() {
    System.out.println("执行业务");
}

private static Jedis getRedis() {
    Jedis jedis = new Jedis("60.205.229.31", 6380);
    return jedis;
}

    }

2. 增强版本

  • 上面的分布式锁存在的问题

  • 最简单的方法：将超时时间设置的长一些，远大于业务执行的时间，但是会带来性能问题
    在这里插入图片描述

    解决方法：

    锁的key-value：

    1. 其中key可以用业务名称来表示
    2. value用uuid来表示
      2.1 删除锁的时候，先通过value来判断锁是不是自己线程的
      2.2 如果是，则删除，如果不是，就不要删除

    package com.erick.redis;

    import redis.clients.jedis.Jedis;

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

    public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> businessWithLock()).start();
    new Thread(() -> businessWithLock()).start();
    }

    private static void businessWithLock() {
    Jedis redis = getRedis();

    String lockName = "LOCK_BUSINESS";
    /*锁的值，用threadId和uuid来表示，避免了多个线程*/
    String lockValue = Thread.currentThread().getId() + UUID.randomUUID().toString();

    String result = redis.set(lockName, lockValue, "NX", "EX", 5);
    if ("OK".equalsIgnoreCase(result)) {
        executeBusiness();
    } else {
        return;
    }

    /*删除的逻辑
     * 1. 将当前的key的值拿过来与自己之前存的来比较
     * 2. 如果相同，则删除，如果不同，则什么都不要做*/
    String presentLockValue = redis.get(lockName);
    if (lockValue.equals(presentLockValue)) {
        System.out.println("删除锁");
        redis.del(lockName);
    } else {
        System.out.println("业务执行完了，但是当前锁已经不是自己的，所以不用删除");
    }
}

/*耗时业务*/
private static void executeBusiness() {
    try {
        System.out.println("doing business");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

private static Jedis getRedis() {
    Jedis jedis = new Jedis("60.205.229.31", 6380);
    return jedis;
}

    }

3. Lua脚本

3.1 问题

  • 判断锁是否能释放，和锁真正释放的代码中间，假如存在full gc，那么就会依然出现问题
  • 又一次出现了并发修改的问题
  • 因此，判断锁是否该释放锁和释放锁，应该做成一个原子性的动作

在这里插入图片描述

  • Redis提供了Lua脚本功能，在一个脚本中编写多条Redis命令，确保多条命令的原子性

    set： 表示redis的命令
    KEYS[1]: redis的key值个数
    ARGV[1]: redis的value的值个数
    1: 具体包含几个值
    age： 实际传递的key值
    20: 实际传递的value值

    EVAL “return redis.call(‘set’,KEYS[1],ARGV[1])” 1 age 20

3.2 lua脚本解决

-- 获取锁中的线程标示,动态传递参数
local keyName = redis.call('get',KEYS[1])

-- 比较线程标示与锁中的是否一直
if (ARGV[1] == keyName) then
   -- 释放锁
    redis.call('del',KEYS[1])
    return 1
     -- 如果不一致，则返回结果为0
else
    return 0
end


private static boolean deleteLockIfMy(Jedis redis, String lockKey, String lockValue) {
        /*用lua脚本来保证*/
        String luaScript = "-- 获取锁中的线程标示,动态传递参数
" +
            "local keyName = redis.call('get',KEYS[1])
" +
            "
" +
            "-- 比较线程标示与锁中的是否一直
" +
            "if (keyName == ARGV[1]) then
" +
            "   -- 释放锁
" +
            "    redis.call('del',KEYS[1])
" +
            "    return 1
" +
            "     -- 如果不一致，则返回结果为0
" +
            "else
" +
            "    return 0
" +
            "end";

        /*加载脚本*/
        String script = redis.scriptLoad(luaScript);
        /*向脚本中传递参数*/
        Object delResult = redis.evalsha(script, Arrays.asList(lockKey), Arrays.asList(lockValue));
        /*上面的结果是Long类型*/
        if (delResult.equals(1L)) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

4. 存在的问题

在这里插入图片描述

三、Redisson

  • 一个用来进行分布式锁的工具类

    org.redisson redisson 3.16.8

1. 基本Demo

package com.erick.redis;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> lockWithBusiness()).start();
        new Thread(() -> lockWithBusiness()).start();
    }

    private static void lockWithBusiness() {
        RedissonClient redissonClient = redissonClient();
        /*获取对应的key的锁*/
        String lockKey = "COMMERCE-BUSINESS";
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);

        try {
            // 内部包含重试时间
            /*参数一： 最长等待时间
             * 参数二：锁超时释放时间
             * 参数三：时间单位*/
            boolean hasLok = lock.tryLock();

            if (hasLok) {
                business();
            } else {
                System.out.println("暂时没有获取到锁");
            }
        } finally {
            /*第二个锁释放的时候，会报 删除异常
             * IllegalMonitorStateException*/
            lock.unlock();
        }
    }

    /*等待超时的锁*/
    private static void lockWithBusinessWithTime() {
        RedissonClient redissonClient = redissonClient();
        /*获取对应的key的锁*/
        String lockKey = "COMMERCE-BUSINESS";
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);

        try {
            // 内部包含重试时间
            /*参数一： 最长等待时间
             * 参数二：锁超时释放时间
             * 参数三：时间单位*/
            boolean hasLok = lock.tryLock(6, 20, TimeUnit.SECONDS);

            if (hasLok) {
                business();
            } else {
                System.out.println("暂时没有获取到锁");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //  最长等待时间获取不到，删除的时候依然会报错
            lock.unlock();
        }
    }

    private static void business() {
        System.out.println("执行业务");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /*Redis的配置类*/
    private static RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6380");
        return Redisson.create(config);
    }
}

2. 可重入性

2.1 不可重入锁

在这里插入图片描述

2.2 可重入锁

  • 存储的键值对用Hash结构来保存
  • 为了保证多条命令的原子性，必须采取lua脚本来做

在这里插入图片描述

2.3 lua脚本

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3. 重试机制

  • 通过等待时间结合，发布以及订阅模式来实现

4. 主从一致性

4.1 问题

在这里插入图片描述

4.2 联锁

  • 解决方案：设立多个redis作为主节点

  • 只有每个都获取成功的时候，才会去执行
    在这里插入图片描述

    package com.erick.redis;

    import org.redisson.Redisson;
    import org.redisson.api.RLock;
    import org.redisson.api.RedissonClient;
    import org.redisson.config.Config;

    import java.util.concurrent.TimeUnit;

    public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
    businessWithLock();
    }

    private static void businessWithLock() {
    String lockKey = "BUSINESS";
    RedissonClient firstClient = redissonClient01();
    RedissonClient secondClient = redissonClient02();
    RedissonClient thirdClient = redissonClient03();

    RLock firstLock = firstClient.getLock(lockKey);
    RLock secondLock = secondClient.getLock(lockKey);
    RLock thirdLock = thirdClient.getLock(lockKey);

    /*获取到多把锁*/
    RLock multiLock = firstClient.getMultiLock(firstLock, secondLock, thirdLock);

    boolean hasLock = multiLock.tryLock();
    try{
        if (hasLock) {
            business();
        } else {
            System.out.println("未获取到锁，业务没有执行");
        }
    }finally {
        multiLock.unlock();
    }
}

private static void business() {
    System.out.println("执行业务");
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

/*Redis的配置类*/
private static RedissonClient redissonClient01() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6379");
    return Redisson.create(config);
}

private static RedissonClient redissonClient02() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6380");
    return Redisson.create(config);
}

private static RedissonClient redissonClient03() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6381");
    return Redisson.create(config);
}

    }

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