redis实战---分布式锁--实战篇
标签： redis实战---分布式锁--实战篇 博客 51CTO博客
2023-04-08 18:24:00 104浏览
分布式锁实战
- 故事背景
- 问题复现
- 解决方案
- 自己手动实现
- 代码
- 压测结果
- 代码重点解释
- 基于Redisson进行实现
- 引入依赖
- 代码使用
- 运行结果
- 源码解析
- 总结&升华
故事背景
上文讲到我们使用synchronized实现了jvm级别的加锁。同时抛出了在分布式环境下，我们的代码会出现的问题。这篇文章，将会带着大家去解决这个问题。带着大家一起实现redis的分布式锁。
问题复现
- 官网上下载nginx
- 配置负载均衡。
# 定义 upstream 池
upstream backend {
server 127.0.0.1:8000;
server 127.0.0.1:8001;
}
location / {
proxy_pass http://backend;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
}我将我的项目复制了一分，修改了端口号，模拟部署在不同的环境上。以上配置将会以轮训的方式进行服务调用
3. 接口调用接口
可以看到，两个服务都分别被调用了一次。这时候我们使用的synchronized锁就会失效了，下面我们压测一下，看看结果。
4. 压测，复现问题。
结果：
上图中，左边是端口8001的服务，右边是8000的服务，我们发现，这两个服务虽然单独的看，销售的商品都是正确的，但是放在一起看，就会发现有相同的库存，这就说明，同一个库存被卖了两次，我们上文提到的超卖问题仍然存在！！
解决方案
自己手动实现
下面将会讲解如何自己进行手动实现分布式锁，此方式只供大家参考理解，如果项目上用，推荐集成Redisson使用其提供的解决方案。
代码
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class IndexController {
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@GetMapping("lock")
public String deductStock() {
//写死一个固定的商品id，作为我们被秒杀的商品
String lockKey="lock:product:101";
//uuid,防止删除其他人加的锁
String clientId = UUID.randomUUID().toString();
//进行加锁，设置过期时间为10s 注意代码的原子性
Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,clientId,10, TimeUnit.SECONDS);
//如果加锁失败,返回错误，秒未成功
if(!result){
return "error_code";
}
try {
// 获取当前库存
String stock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock");
if( stock1 == null){
System.out.println("秒杀未开始");
return "end";
}
int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
if (stock > 0) {
// 扣减库存
int realStock = stock - 1;
// 更新库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", realStock + "");
System.out.println("扣减成功，剩余的库存为：" + realStock);
} else {
System.out.println("扣减失败，库存不足");
}
}finally {
//如果是自己加的锁就自己删掉
if(clientId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey))){
stringRedisTemplate.delete(lockKey);
}
}
return "end";
}
}压测结果
两个项目，没有超卖问题。一共20个请求，其中6个加锁成功，消耗了库存，其余14个由于没有加锁成功，秒杀失败。
代码重点解释
1.使用setnx
SETNX 是 Redis 数据库中的一个命令，用于将一个键值对（key-value pair）设置到 Redis 中，但只有在该键不存在的情况下才会设置成功。如果该键已经存在，SETNX 命令不会对其进行任何操作，并返回 0，否则返回 1。
2.死锁问题
使用setnx进行加锁的时候，一定要设置锁的过期时间。业务完成之后，一定要及时释放锁，避免产生死锁问题。并且一定要保证加锁和设置锁的过期时间操作是原子的，避免只上锁，未设置过期时间问题的存在
3.锁续命问题
上述代码作为一个简单的分布式锁实现，在并发量不算很高的情况下，不会出现什么问题，但是它实际上还是有瑕疵的。我们上述代码，锁失效有两种可能。一种是过期，另一种是代码删除。代码删除没什么问题，我们选择将锁删除的时候，肯定是业务代码执行完毕。但是如果是过期的话，有可能我们的业务代码还没有执行完，锁先过期了，并发量大的情况下，外部不断有请求试图加锁，可能会造成锁失效的情况。
基于Redisson进行实现
我们可以通过为锁续命来解决上文所述，代码未执行完毕，锁已经过期的问题，这里将使用Redisson的解决方案
引入依赖
<!-- redisson依赖-->
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
<version>3.15.5</version>
</dependency>代码使用
@Autowired
private RedissonClient redissonClient;
@GetMapping("lock1")
public String deductStock1() {
//写死一个固定的商品id，作为我们被秒杀的商品
String lockKey="lock:product:101";
//获取锁对象
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
//加锁，使用lock方法，锁将会自动续命
lock.lock();
try {
// 获取当前库存
String stock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock");
if( stock1 == null){
System.out.println("秒杀未开始");
return "end";
}
int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
if (stock > 0) {
// 扣减库存
int realStock = stock - 1;
// 更新库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", realStock + "");
System.out.println("扣减成功，剩余的库存为：" + realStock);
} else {
System.out.println("扣减失败，库存不足");
}
return "end";
}finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}运行结果
我们来压测一下，发现可以实现分布式锁的效果，不会出现超卖问题
源码解析
Redisson的实现锁的续命，主要的代码在 RedissonLock类的lock方法中，下面我们来解析下它的lock方法
private void lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly) throws InterruptedException {
// 获取当前线程ID
long threadId = Thread.currentThread().getId();
// 尝试获取锁，获取到了则返回null，否则返回锁的剩余过期时间
Long ttl = tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId);
// 如果返回null，说明锁已经被当前线程获取，直接返回
if (ttl == null) {
return;
}
// 创建一个订阅对象
RFuture<RedissonLockEntry> future = subscribe(threadId);
// 如果可中断，则中断等待
if (interruptibly) {
commandExecutor.syncSubscriptionInterrupted(future);
} else {
// 否则一直等待
commandExecutor.syncSubscription(future);
}
try {
while (true) {
// 再次尝试获取锁，获取到了则返回null，否则返回锁的剩余过期时间
ttl = tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId);
// 如果返回null，说明锁已经被当前线程获取，跳出循环
if (ttl == null) {
break;
}
// 如果锁剩余过期时间大于等于0，则等待指定时间
if (ttl >= 0) {
try {
// 等待指定时间后再次尝试获取锁
future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
// 如果是可中断的，则抛出异常
if (interruptibly) {
throw e;
}
// 否则继续等待
future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
} else {
// 否则一直等待直到获取到锁
if (interruptibly) {
future.getNow().getLatch().acquire();
} else {
future.getNow().getLatch().acquireUninterruptibly();
}
}
}
} finally {
// 取消订阅
unsubscribe(future, threadId);
}
}在这段代码中，首先获取了当前线程的ID，并通过 tryAcquire() 方法尝试获取锁，如果获取成功（即 ttl == null），则直接返回。
如果获取不到锁，会进行如下操作：
- 通过 subscribe() 方法，向 Redisson 客户端发送一条消息，表示当前线程正在等待该锁的释放。
- 如果 interruptibly 为 true，则使用 syncSubscriptionInterrupted() 方法等待消息；否则，使用 syncSubscription() 方法等待消息。
- 进入循环，不断尝试获取锁（即调用 tryAcquire() 方法）。
- 如果获取到锁，则根据 ttl 值进行等待：
如果 ttl 大于等于 0，则等待 ttl 时间，同时等待 Redisson 客户端发送消息，通知当前线程释放锁。
如果 ttl 小于 0，则说明当前线程已经在 Redisson 客户端的等待队列中，直接等待通知即可。 - 当获取到锁时，会解除之前发送的等待消息，然后退出循环。
在上述过程中，由于不断地尝试获取锁，因此每次成功获取锁时都会重置锁的过期时间。这样就可以实现锁的自动续命了。
总结&升华
通过本篇文章，我们了解到了如何实现redis的分布式锁。学习了如何使用Redisson进行分布式锁，并且解决了锁的续命问题。
redis实战
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