如何在springcloud分布式系统中实现分布式锁

太过爱你忘了你带给我的痛 2024-03-16 18:33 156阅读 0赞

#### 一、简介 ####

一般来说，对数据进行加锁时，程序先通过acquire获取锁来对数据进行排他访问，然后对数据进行一些列的操作，最后需要释放锁。Redis 本身用 watch命令进行了加锁，这个锁是乐观锁。使用 watch命令对于频繁访问的键会引起性能的问题。

#### 二、redis命令介绍 ####

*  SETNX命令（SET if Not eXists）

> 当且仅当 key 不存在，将 key 的值设为 value ，并返回1；若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作，并返回0。

*  SETEX命令

> 设置超时时间

*  GET命令

> 返回 key 所关联的字符串值，如果 key 不存在那么返回特殊值 nil 。

*  DEL命令

> 删除给定的一个或多个 key ,不存在的 key 会被忽略。

#### 三、实现思路 ####

由于redis的setnx命令天生就适合用来实现锁的功能，这个命令只有在键不存在的情况下为键设置值。获取锁之后，其他程序再设置值就会失败，即获取不到锁。获取锁失败。只需不断的尝试获取锁，直到成功获取锁，或者到设置的超时时间为止。

另外为了防治死锁，即某个程序获取锁之后，程序出错，没有释放，其他程序无法获取锁，从而导致整个分布式系统无法获取锁而导致一系列问题，甚至导致系统无法正常运行。这时需要给锁设置一个超时时间，即setex命令，锁超时后，从而其它程序就可以获取锁了。

四、编码实现

本文采用springboot结合redis 取实现的，所以你需要装一个redis。

1.  首先引入创建springboot工程，引入redis 。

<dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
                <scope>test</scope>
            </dependency>
    
            
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            </dependency>
    
            
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
            </dependency>

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2.创建一个锁类

/**
     * 全局锁，包括锁的名称
     * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
     */
    public class Lock {
        private String name;
        private String value;
    
        public Lock(String name, String value) {
            this.name = name;
            this.value = value;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public String getValue() {
            return value;
        }
    
    }

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3.创建分布式锁的具体方法,思路已经说清楚了，代码注释也写好了，就不讲解了。

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
    import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
    import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
     */
    @Component
    public class DistributedLockHandler {
    
        private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DistributedLockHandler.class);
        private final static long LOCK_EXPIRE = 30 * 1000L;//单个业务持有锁的时间30s，防止死锁
        private final static long LOCK_TRY_INTERVAL = 30L;//默认30ms尝试一次
        private final static long LOCK_TRY_TIMEOUT = 20 * 1000L;//默认尝试20s
    
        @Autowired
        private StringRedisTemplate template;
    
        /**
         * 尝试获取全局锁
         *
         * @param lock 锁的名称
         * @return true 获取成功，false获取失败
         */
        public boolean tryLock(Lock lock) {
            return getLock(lock, LOCK_TRY_TIMEOUT, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
        }
    
        /**
         * 尝试获取全局锁
         *
         * @param lock    锁的名称
         * @param timeout 获取超时时间 单位ms
         * @return true 获取成功，false获取失败
         */
        public boolean tryLock(Lock lock, long timeout) {
            return getLock(lock, timeout, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
        }
    
        /**
         * 尝试获取全局锁
         *
         * @param lock        锁的名称
         * @param timeout     获取锁的超时时间
         * @param tryInterval 多少毫秒尝试获取一次
         * @return true 获取成功，false获取失败
         */
        public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval) {
            return getLock(lock, timeout, tryInterval, LOCK_EXPIRE);
        }
    
        /**
         * 尝试获取全局锁
         *
         * @param lock           锁的名称
         * @param timeout        获取锁的超时时间
         * @param tryInterval    多少毫秒尝试获取一次
         * @param lockExpireTime 锁的过期
         * @return true 获取成功，false获取失败
         */
        public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
            return getLock(lock, timeout, tryInterval, lockExpireTime);
        }
    
    
        /**
         * 操作redis获取全局锁
         *
         * @param lock           锁的名称
         * @param timeout        获取的超时时间
         * @param tryInterval    多少ms尝试一次
         * @param lockExpireTime 获取成功后锁的过期时间
         * @return true 获取成功，false获取失败
         */
        public boolean getLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
            try {
                if (StringUtils.isEmpty(lock.getName()) || StringUtils.isEmpty(lock.getValue())) {
                    return false;
                }
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                do{
                    if (!template.hasKey(lock.getName())) {
                        ValueOperations<String, String> ops = template.opsForValue();
                        ops.set(lock.getName(), lock.getValue(), lockExpireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                        return true;
                    } else {//存在锁
                        logger.debug("lock is exist!！！");
                    }
                    if (System.currentTimeMillis() - startTime > timeout) {//尝试超过了设定值之后直接跳出循环
                        return false;
                    }
                    Thread.sleep(tryInterval);
                }
                while (template.hasKey(lock.getName())) ;
            } catch (InterruptedException e) {
                logger.error(e.getMessage());
                return false;
            }
            return false;
        }
    
        /**
         * 释放锁
         */
        public void releaseLock(Lock lock) {
            if (!StringUtils.isEmpty(lock.getName())) {
                template.delete(lock.getName());
            }
        }
    
    }

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4.用法：

@Autowired
    DistributedLockHandler distributedLockHandler;
    Lock lock=new Lock("lockk","sssssssss);
    if(distributedLockHandler.tryLock(lock){
        doSomething();
        distributedLockHandler.releaseLock();
    }

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#### 五、注意点 ####

在使用全局锁时为了防止死锁采用 setex命令，这种命令需要根据具体的业务具体设置锁的超时时间。另外一个就是锁的粒度性。比如在redis实战中有个案列，为了实现买卖市场交易的功能，把整个交易市场都锁住了，导致了性能不足的情况，改进方案只对买卖的商品进行加锁而不是整个市场。