Redis应用之分布式锁(set)
Redis应用之分布式锁(set)
在单机应用的场景下，我们常使用的锁主要是synchronized与Lock；但是在分布式横行的大环境下，显然仅仅这两种锁已经无法满足我们的需求；
需求：秒杀场景下，有若干服务实例，假设有2个，那么分别会有若干请求分别请求这2个服务实例。要求只能有一个请求秒杀成功，本质是秒杀方法在同一时间内只能被同一个线程执行，这就需要使用到分布式锁。
场景分布式锁
- 基于数据库实现
- 基于数据库实现分布式锁，主要使用InnoDB下的for update（如使用行级锁，需加唯一索引）
- 基于Zookeeper实现
- 在指定节点的目录下，创建一个唯一的瞬时有序节点。可以使用Curator去实现。
- 基于缓存实现（redis）
- 主要使用set（setnx用法有缺陷且过时）
详解redis的set命令
我们已知道set用于设置String类型的key/value值，如下：
127.0.0.1:6379> set name gaoyuan
OK
127.0.0.1:6379> get name
"gaoyuan"
setnx + expire = 非原子性
在redis2.6.12版本之前，分布式锁常使用setnx来实现。setnx是set if not exists的意思，也就是当值不存在时，才可以创建成功，这样就能保证在同一时间只能有个设置成功。
但是，setnx无法在插入值的同时设置超时时间，setnx 与 expire 是两条独立的语句，这样加锁操作就是非原子性的，那么就会带来问题。（比如，当setnx成功后，准备执行expire前，程序突然出现错误，则添加的数据就无法清除了，因为没有超时时间，不会自动清除）
set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
在redis2.6.12版本之后，redis支持通过set在设置值得同时设置超时时间，此操作是原子操作。
// 设置lock的值为123，存在6秒
127.0.0.1:6379> set lock 123 EX 6 NX
OK
// 6秒内，重复设置lock的值为123，返回nil(也就是null)
127.0.0.1:6379> set lock 123 EX 6 NX
(nil)
// 6秒内，获取值，能够获取到
127.0.0.1:6379> get lock
"123"
// 6秒后，获取值，获取为nil，又可以重新set值了
127.0.0.1:6379> get lock
(nil)
下面我们利用set的特性来实现分布式锁。
实现分布式锁
我们先看一个不加锁的例子
我们先构造一个对象 MyThread
class MyThread implements Runnable{
int i = 0;
@Override
public void run() {
try {
for(int j=0;j<10;j++){
i = i + 1;
// 这里延时，为了让其他线程进行干扰
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
i = i - 1;
System.out.println("i=" + i);
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
执行
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
MyThread myThread = new MyThread();
executorService.submit(myThread);
executorService.submit(myThread);
executorService.submit(myThread);
executorService.shutdown();
输出
i=0
i=0
i=0
i=3
i=3
i=3
i=4
i=4
...
可以看出，i居然会出现不等于0的情况。
Redis加锁(set命令)
获取锁的方法
/**
* 获取锁
* 利用set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX] 命令实现锁机制
* @author GaoYuan
*/
public static String tryLock(Jedis jedis, int timeout) throws Exception{
if(timeout == 0){
timeout = 5000;
}
String returnId = null;
// 生成随机标识
String id = UUID.randomUUID().toString();
// 设置锁超时10秒
int lockExpireMs = 10000;
long startTime = System.currentTimeMillis();
// 超时时间内循环获取
while ((System.currentTimeMillis() - startTime) < timeout){
String result = jedis.set(lockKey, id, "NX", "PX", lockExpireMs);
if(result != null){
returnId = id;
break;
}
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
}
if(returnId == null){
// 获取锁超时，抛出异常
throw new Exception("获取锁超时");
}
// 将set的值返回，用于后续的解锁
return returnId;
}
释放锁的方法（释放锁的方式有两种）
释放方法一：
/**
* 释放锁 - 利用redis的watch + del
* @author GaoYuan
*/
public static boolean unLock(Jedis jedis, String id){
boolean result = false;
while(true){
if(jedis.get(lockKey) == null){
return false;
}
// 配置监听
jedis.watch(lockKey);
// 这里确保是加锁者进行解锁
if(id!=null && id.equals(jedis.get(lockKey))){
Transaction transaction = jedis.multi();
transaction.del(lockKey);
List<Object> results = transaction.exec();
if(results == null){
continue;
}
result = true;
}
// 释放监听
jedis.unwatch();
break;
}
return result;
}
释放方法二：
/**
* 释放锁 - 利用lua脚本
* @author GaoYuan
*/
public static boolean unLockByLua(Jedis jedis, String id){
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(id));
if (Objects.equals(1, result)) {
return true;
}
return false;
}
改造之前的例子
class MyThread implements Runnable{
int i = 0;
@Override
public void run() {
try {
for(int j=0;j<10;j++){
Jedis jedis = new Jedis(JedisConfig.HOST, JedisConfig.PORT);
try {
// 尝试获取锁，有超时时间
String id = RedisLock.tryLock(jedis,5000);
i = i + 1;
// 这里延时，为了让其他线程进行干扰（当然，加锁就不会有干扰）
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
i = i - 1;
// 加锁后，期望值 i=0
System.out.println("i=" + i);
// 释放锁
RedisLock.unLock(jedis, id);
}catch (Exception e){
// e.printStackTrace();
System.out.println("获取锁超时");
}
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
运行输出
i=0
i=0
i=0
i=0
i=0
i=0
...
将run方法中的延时时间设置成1秒（1000）后，会打印超时的情况
i=0
i=0
i=0
获取锁超时
获取锁超时
i=0
...
至此利用jedis实现了分布式锁。
码云
完整代码见： https://gitee.com/gmarshal/foruo-demo/tree/master/foruo-demo-redis/foruo-demo-redis-lock
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