分布式-采用Redis实现分布式锁

一、Redis实现分布式锁概念

1.1、涉及到的常用命令

(1)SETNX

作用1:SETNX key val :当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1(如果存入key成功返回1);若key已经存在,则什么都不做,返回0。

set命令和setnx命令区别:

set返回OK,可以覆盖value;

setnx,如果key存在不会进行覆盖,返回结果是0

(2)Expire

expire key timeout

为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。

(3)Delete

delete key

删除key。在使用Redis实现分布式锁的时候,主要就会使用到这三个命令。

1.2、实现原理

多个客户端(JVM),使用setnx命令方式,同时在redis上创建相同的一个key,因为redis key不能允许重复的唯一的,只要谁能够创建key成功,谁就能获取到锁,没有创建key成功,就会进行等待。

核心实现思路:多个服务器中,只能保证一个JVM进行做操作

(1)获取锁的时候:使用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间。超过该时间则自动释放锁,锁的value值为一个随机生成的UUID,通过这个值在释放锁的时候进行判断;

(2)获取锁的时候:还设置一个获取锁的超时时间,若超过这个时间则放弃获取锁;

(3)释放锁的时候:通过UUID判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。

1.3、Redis实现分布式锁与Zookeeper实现分布式锁区别

相同点:在集群环境下,保证只允许有一个JVM进行执行程序

(1)技术角度不同:redis是nosql主要特点是缓存,ZK是分布式协调工具,主要用于分布式解决方案

(2)实现思路不同:核心都是获取锁、释放锁、死锁,但是他们实现思路不同

获取锁:ZK方面,多个客户端(也叫多个JVM)会在ZK上创建同一个临时节点,因为ZK节点命名路径保持唯一,只要谁创建成功谁就能获取到锁;Redis方面,多个客户端会在redis中使用setnx命令创建相同一个key,因为redis的key保证唯一,只要谁能先创建成功谁就获取锁。

释放锁:ZK方面,直接关闭临时节点session会话连接,因为临时节点生命周期与session会话是绑定一块的,如果session会话连接关闭,该临时节点也会被删除,这时候其他客户端使用事件监听,如果该临时节点被删除重新进入到获取锁的步骤;

Redis方面,释放锁时为了确保锁一致性问题,在删除redis的key的时候需要判断同一个锁的id,才能删除(不能删错)。

死锁(死锁是相同的思路):ZK使用会话有效期方式解决死锁现象,Redis也是设置有效期解决死锁。

(3)性能不同:因为redis是nosql数据库,相对比来说redis性能要好点。

(4)可靠性不同:因为redis有效期不好控制,拿到锁之后再设置有效期,可能会产生有效期延迟;ZK先天性自带有效期功能,会话关闭就释放锁,ZK采用临时节点方式会更可靠。

 

最大的区别就是释放锁的区别,ZK可以通过事件通知释放锁。

 

1.4、一些常见疑惑

如何释放锁?

在执行完操作的时候,删除对应的key,每个对应的key有自己的有效期。

有效期的目的?

为了防止死锁现象

如何防止死锁?

设置session有效期

使用场景?

分布式系统中,比如抢购某一资源,这时候使用分布式锁可以很好的控制资源。

redis使用分布式锁中会遇到的问题?

(1)两个超时时间:

      在获取锁之前的超时时间: 在尝试获取锁的时候,如果在规定时间内还没有获取到锁,直接放弃;

      在获取锁之后的超时时间:获取锁之后,对应的key 有对应的有效期的,对应的key在 规定时间内进行失效。

 

二、实现的核心代码

下面是一种简单实现,并没有考虑太多的其他问题,主要是思想:

2.1、Maven依赖信息

<dependency>
			<groupId>redis.clients</groupId>
			<artifactId>jedis</artifactId>
			<version>2.9.0</version>
		</dependency>

2.2、LockRedis

public class LockRedis {
    //redis线程池
	private JedisPool jedisPool;

	public LockRedis(JedisPool jedisPool) {
		this.jedisPool = jedisPool;
	}

	/**
	 * redis 获取锁方法
	 * @param lockKey
	 *            锁的key<br>
	 * @param acquireTimeout
	 *            在没有上锁之前,获取锁的超时时间<br>
	 * @param timeOut
	 *            上锁成功后,锁的超时时间<br>
	 * @return
	 */
	public String lockWithTimeout(String lockKey, Long acquireTimeout, Long timeOut) {
		Jedis conn = null;
		String retIdentifierValue = null;
		try {
			// 1.建立redis连接
			conn = jedisPool.getResource();
			// 2.随机生成一个value
			String identifierValue = UUID.randomUUID().toString();
			// 3.定义锁的名称
			String lockName = "redis_lock" + lockKey;
			// 4.定义上锁成功之后,锁的超时时间
			int expireLock = (int) (timeOut / 1000);//timeOut 一般以秒为单位,所以除1000
			// 5.定义在没有获取锁之前,锁的超时时间
			Long endTime = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
            //这个where是核心,通过循环方式重试获取锁
			while (System.currentTimeMillis() < endTime) {//如果系统时间小于锁超时时间
                 //获取锁
				// 6.使用setnx方法设置锁值
				if (conn.setnx(lockName, identifierValue) == 1) {
					// 7.判断返回结果如果为1,则可以成功获取锁,并且设置锁的超时时间
					conn.expire(lockName, expireLock);
					retIdentifierValue = identifierValue;
					return retIdentifierValue;
				}
				// 8.否则情况下继续循环等待
			}

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			if (conn != null) {
				conn.close();
			}
		}
		return retIdentifierValue;
	}

	/**
	 * 释放锁方法
	 * 
	 * @return
	 */
	public boolean releaseLock(String lockKey, String identifier) {

		Jedis conn = null;
		boolean flag = false;
		try {

			// 1.建立redis连接
			conn = jedisPool.getResource();
			// 2.定义锁的名称
			String lockName = "redis_lock" + lockKey;
			// 3.如果value与redis中一直直接删除,否则等待超时
			if (identifier.equals(conn.get(lockName))) {
				conn.del(lockName);
				System.out.println(identifier + "解锁成功......");
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			if (conn != null) {
				conn.close();
			}
		}
		return flag;
	}
}

LockService

释放锁的时候有两种方式:

(1)key自动有效期结束

(2)整个程序执行完毕情况下,删除对应key——这种方式是不行的,比如a上的锁就只能删除a的不能删除b的(删除时只能删除自己的,不能删除别人的

public class LockService {
	private static JedisPool pool = null;

    //下面的就是redis连接代码(当然不是Springcloud方式的)
	static {
		JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
		// 设置最大连接数
		config.setMaxTotal(200);
		// 设置最大空闲数
		config.setMaxIdle(8);
		// 设置最大等待时间
		config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);
		// 在borrow一个jedis实例时,是否需要验证,若为true,则所有jedis实例均是可用的
		config.setTestOnBorrow(true);
		pool = new JedisPool(config, "39.107.69.43", 6379, 3000);
	}
    //创建一个lock锁
	LockRedis lockRedis = new LockRedis(pool);

	public void seckill() {
		String identifier = lockRedis.lockWithTimeout("xxx", 5000l, 5000l);
		if (StringUtils.isEmpty(identifier)) {
			// 获取锁失败
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",获取锁失败,原因时间超时!!!");
			return;
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁成功,锁id identifier:" + identifier + ",执行业务逻辑");
		try {
			Thread.sleep(30);
		} catch (Exception e) {

		}
		// 释放锁
		boolean releaseLock = lockRedis.releaseLock("xxx", identifier);
		if (releaseLock) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁成功,锁id identifier:" + identifier);
		}
	}
}

释放锁也可以这样:

key中取到锁的id只要等于传入的值,就是同一把锁,这时就可以删除同一把锁

ThreadRedis

class ThreadRedis extends Thread {
	private LockService lockService;

	public ThreadRedis(LockService lockService) {
		this.lockService = lockService;
	}

	@Override
	public void run() {
		lockService.seckill();

	}

}

public class Test001 {

	public static void main(String[] args) {
		LockService lockService = new LockService();
		for (int i = 0; i < 50; i++) {
			ThreadRedis threadRedis = new ThreadRedis(lockService);
			threadRedis.start();
		}
	}

}
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