分布式缓存Redis
4 Redis实现分布式锁
田超凡
20191125
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1 线程锁和分布式锁
- 线程锁
线程锁指的是在同一个JVM中发生多线程操作时，保证同一时刻只有一个线程能够执行同步操作(同步方法/同步代码块)，抢到线程锁的线程才能得到执行机会，线程执行完同步操作之后会释放锁，然后其他线程可以继续抢占线程锁然后执行同步操作，以此类推。
线程锁用来解决同一个JVM中多线程并发时的线程安全问题。
- 分布式锁
分布式锁指的是在SOA、微服务等面向服务的架构中，同时启动了多个具有部分相同功能的服务，使用分布式锁保证同一时刻只有一个服务(一个JVM)能够执行对应的操作，实现策略是当触发每个服务相同功能代码执行点的时候，抢到分布式锁的服务才能执行对应的操作，其他服务不能同时执行，这样就可以保证同一时刻只有一个服务(一个JVM)能够执行这段相同的操作。
分布式锁用来解决多个JVM并行时的JVM线程安全问题
2 Redis实现分布式锁
Redis实现分布式锁基于setnx命令实现，因为在Redis中key保证是唯一的。所以当多个线程同时执行setnx命令创建Key时，只要谁能够创建成功谁就能够获取到锁。
set 命令：set key的时候如果key不存在则新增，如果key存在则直接覆盖。
setnx命令：每次setnx检查该 key是否已经存在，如果key不存在则新增，如果已经存在的话不会执行任何操作。
setnx会返回执行后受影响的Key的数量，返回为0表示key已经存在，没有执行任何操作。(1表示新增Key成功，0表示新增Key失败)
Redis实现分布式锁主要是通过setnx命令操作key实现
Redis实现分布式锁有三个步骤：获取锁、释放锁、超时锁
获取锁：当多个线程同时创建setnx，只要谁能够创建成功谁就能够获取到锁。
释放锁：可以对该key设置一个有效期，避免死锁的现象。
超时锁：体现方式有2种，一种是长时间没有获取到锁导致超时，一种是获取到锁但是长时间没有释放锁导致超时。
3 Zookeeper实现分布式锁
Zookeeper实现分布式锁的核心思想是采用：临时节点+事件通知
因为zk节点路径是保证全局唯一的，当多个线程同时创建该临时节点，只要谁能够创建成功谁就能够获取到锁。
Zookeeper实现分布式锁主要是基于创建临时节点实现。
Zookeeper实现分布式锁也有三个步骤：获取锁、释放锁、超时锁
获取锁：当多个线程同时创建该临时节点，只要谁能够创建成功谁就能够获取到锁。
释放锁：关闭当前Session连接，自动的删除当前的zk节点路径，其他线程重新进入到获取锁阶段。
超时锁：分为2种情况，一种是长时间没有获取到锁(没有创建临时节点)导致超时，一种是获取到锁(创建了临时节点)，但是长时间没有释放锁(删除临时节点)导致超时。
4 分布式锁的应用场景
(1) 分布式任务调度平台中保证分布式任务的幂等性。(同一时刻只能有一个JVM执行相同的分布式任务)
(2) 分布式全局id的生成(同一时刻只能有一个JVM生成全局id)
(3) 当服务器采用的是服务集群的时候，需要执行的定时任务可能会重复执行，这种情况可以用分布式锁解决
5 Redis实现分布式锁
Redis分布式锁核心代码
| public class RedisUtil {
//protected static Logger logger = Logger.getLogger(RedisUtil.class);
private static String IP = "192.168.212.148";
//Redis的端口号
private static int PORT = 6379;
//可用连接实例的最大数目，默认值为8；
//如果赋值为-1，则表示不限制；如果pool已经分配了maxActive个jedis实例，则此时pool的状态为exhausted(耗尽)。
private static int MAX_ACTIVE = 100;
//控制一个pool最多有多少个状态为idle(空闲的)的jedis实例，默认值也是8。
private static int MAX_IDLE = 20;
//等待可用连接的最大时间，单位毫秒，默认值为-1，表示永不超时。如果超过等待时间，则直接抛出JedisConnectionException；
private static int MAX_WAIT = 3000;
private static int TIMEOUT = 3000;
//在borrow一个jedis实例时，是否提前进行validate操作；如果为true，则得到的jedis实例均是可用的；
private static boolean TEST_ON_BORROW = true;
//在return给pool时，是否提前进行validate操作；
private static boolean TEST_ON_RETURN = true;
private static JedisPool jedisPool = null;
/**
* redis过期时间,以秒为单位
*/
public final static int EXRP_HOUR = 60 * 60; //一小时
public final static int EXRP_DAY = 60 * 60 * 24; //一天
public final static int EXRP_MONTH = 60 * 60 * 24 * 30; //一个月
/**
* 初始化Redis连接池
*/
private static void initialPool() {
try {
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
config.setMaxTotal(MAX_ACTIVE);
config.setMaxIdle(MAX_IDLE);
config.setMaxWaitMillis(MAX_WAIT);
config.setTestOnBorrow(TEST_ON_BORROW);
jedisPool = new JedisPool(config, IP, PORT, TIMEOUT, "123456");
} catch (Exception e) {
//logger.error("First create JedisPool error : "+e);
e.getMessage();
}
}
/**
* 在多线程环境同步初始化
*/
private static synchronized void poolInit() {
if (jedisPool == null) {
initialPool();
}
}
/**
* 同步获取Jedis实例
*
* @return Jedis
*/
public synchronized static Jedis getJedis() {
if (jedisPool == null) {
poolInit();
}
Jedis jedis = null;
try {
if (jedisPool != null) {
jedis = jedisPool.getResource();
}
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
// logger.error("Get jedis error : "+e);
}
return jedis;
}
/**
* 释放jedis资源
*
* @param jedis
*/
public static void returnResource(final Jedis jedis) {
if (jedis != null && jedisPool != null) {
jedisPool.returnResource(jedis);
}
}
public static Long sadd(String key, String... members) {
Jedis jedis = null;
Long res = null;
try {
jedis = getJedis();
res = jedis.sadd(key, members);
} catch (Exception e) {
//logger.error("sadd error : "+e);
e.getMessage();
}
return res;
}
} |
| public class MayiktRedisLock {
private static final int setnxSuccss = 1;
/**
* 获取锁
*
* @param lockKey 定义锁的key
* @param notLockTimeOut 没有获取锁的超时时间
* @param lockTimeOut 使用锁的超时时间
* @return
*/
public String getLock(String lockKey, int notLockTimeOut, int lockTimeOut) {
// 获取Redis连接
Jedis jedis = RedisUtil.getJedis();
// 定义没有获取锁的超时时间
Long endTimeOut = System.currentTimeMillis() + notLockTimeOut;
while (System.currentTimeMillis() < endTimeOut) {
String lockValue = UUID.randomUUID().toString();
// 如果在多线程情况下谁能够setnx 成功返回0 谁就获取到锁
if (jedis.setnx(lockKey, lockValue) == setnxSuccss) {
jedis.expire(lockKey, lockTimeOut / 1000);
return lockValue;
}
// 否则情况下 在超时时间内继续循环
}
try {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 释放锁 其实就是将该key删除
*
* @return
*/
public Boolean unLock(String lockKey, String lockValue) {
Jedis jedis = RedisUtil.getJedis();
// 确定是对应的锁 ，才删除
if (lockValue.equals(jedis.get(lockKey))) {
return jedis.del(lockKey) > 0 ? true : false;
}
return false;
}
} |
| public class OrderService {
private MayiktRedisLock mayiktRedisLock = new MayiktRedisLock();
private String lockKey = "mayikt_lock";
public void service() {
// 1.获取锁
String lockValue = mayiktRedisLock.getLock(lockKey, 5000, 5000);
if (StringUtils.isEmpty(lockValue)) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",获取锁失败!");
return;
}
// 2.获取锁成功执行业务逻辑
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",获取成功，lockValue：" + lockValue);
// // 3.释放lock锁
mayiktRedisLock.unLock(lockKey, lockValue);
}
} |
6 实现分布式锁的方案
- 基于数据库操作实现分布式锁
- 基于Zookeeper临时节点+事件通知实现分布式锁
- 基于Redis的setnx命令操作key实现分布式锁
- 基于Redis分布式锁框架redission实现分布式锁
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