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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