Redis-15-Redis的分布锁

桃扇骨 2023-09-30 08:15 39阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1：问题描述
 *  2：使用redis实现分布式锁
 *  3：编写代码
 *  4：优化之设置锁的过期时间
 *  5：优化之UUID防误删
 *  6:优化之LUA脚本保证删除的原子性

# 1：问题描述 #

随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题！

*  分布式锁主流的实现方案：
    
    1.  基于数据库实现分布式锁
    2.  基于缓存（Redis等）
    3.  基于Zookeeper
 *  每一种分布式锁解决方案都有各自的优缺点：
    
    1.  性能：redis最高
    2.  可靠性：zookeeper最高

这里，我们就基于redis实现分布式锁。

# 2：使用redis实现分布式锁 #

redis:命令  
\#set sku:1:info “OK” NX PX 10000  
EX second ：设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。  
PX millisecond ：设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。 SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。  
NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。  
XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

1.  多个客户端同时获取锁（setnx）
2.  获取成功，执行业务逻辑\{从db获取数据，放入缓存\}，执行完成释放锁（del）
3.  其他客户端等待重试

# 3：编写代码 #

@GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        
        //1获取锁，setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
        
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
        
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //2.4释放锁，del
            redisTemplate.delete("lock");
    
        }else{
        
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
        
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

基本实现。  
问题：setnx刚好获取到锁，业务逻辑出现异常，导致锁无法释放  
解决：设置过期时间，自动释放锁。

# 4：优化之设置锁的过期时间 #

设置过期时间有两种方式：

1.  首先想到通过expire设置过期时间（缺乏原子性：如果在setnx和expire之间出现异常，锁也无法释放）
2.  在set时指定过期时间（推荐）  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
    设置过期时间：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
    问题：可能会释放其他服务器的锁。

场景：如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下  
1.index1业务逻辑没执行完，3秒后锁被自动释放。  
2.index2获取到锁，执行业务逻辑，3秒后锁被自动释放。  
3.index3获取到锁，执行业务逻辑  
4.index1业务逻辑执行完成，开始调用del释放锁，这时释放的是index3的锁，导致index3的业务只执行1s就被别人释放。  
最终等于没锁的情况。

解决：setnx获取锁时，设置一个指定的唯一值（例如：uuid）；释放前获取这个值，判断是否自己的锁

# 5：优化之UUID防误删 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]  
问题：删除操作缺乏原子性。  
场景：

> 1.index1执行删除时，查询到的lock值确实和uuid相等  
> uuid=v1  
> set(lock,uuid)；  
> 2.index1执行删除前，lock刚好过期时间已到，被redis自动释放  
> 在redis中没有了lock，没有了锁。  
> 3.index2获取了lock  
> index2线程获取到了cpu的资源，开始执行方法  
> uuid=v2  
> set(lock,uuid)；  
> 4.index1执行删除，此时会把index2的lock删除  
> index1 因为已经在方法中了，所以不需要重新上锁。index1有执行的权限。index1已经比较完成了，这个时候，开始执行  
> ![在这里插入图片描述][85cd10afd4694d46ad4d8bcf54a79531.png]  
> 删除的index2的锁！

# 6:优化之LUA脚本保证删除的原子性 #

@GetMapping("testLockLua")
    public void testLockLua() {
        
        //1 声明一个uuid ,将做为一个value 放入我们的key所对应的值中
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        //2 定义一个锁：lua 脚本可以使用同一把锁，来实现删除！
        String skuId = "25"; // 访问skuId 为25号的商品 100008348542
        String locKey = "lock:" + skuId; // 锁住的是每个商品的数据
    
        // 3 获取锁
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
    
        // 第一种： lock 与过期时间中间不写任何的代码。
        // redisTemplate.expire("lock",10, TimeUnit.SECONDS);//设置过期时间
        // 如果true
        if (lock) {
        
            // 执行的业务逻辑开始
            // 获取缓存中的num 数据
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            // 如果是空直接返回
            if (StringUtils.isEmpty(value)) {
        
                return;
            }
            // 不是空 如果说在这出现了异常！ 那么delete 就删除失败！ 也就是说锁永远存在！
            int num = Integer.parseInt(value + "");
            // 使num 每次+1 放入缓存
            redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
            /*使用lua脚本来锁*/
            // 定义lua 脚本
            String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
            // 使用redis执行lua执行
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setScriptText(script);
            // 设置一下返回值类型 为Long
            // 因为删除判断的时候，返回的0,给其封装为数据类型。如果不封装那么默认返回String 类型，
            // 那么返回字符串与0 会有发生错误。
            redisScript.setResultType(Long.class);
            // 第一个要是script 脚本 ，第二个需要判断的key，第三个就是key所对应的值。
            redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(locKey), uuid);
        } else {
        
            // 其他线程等待
            try {
        
                // 睡眠
                Thread.sleep(1000);
                // 睡醒了之后，调用方法。
                testLockLua();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

上述lua脚本：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA6IuN54Wc_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]

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