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分布式锁的实现方式之二:Redis实现

分布式锁的实现方式之二:Redis实现

作者: Gandalf_108 | 来源:发表于2019-01-13 22:09 被阅读0次

    选用Redis实现分布式锁原因:
    -Redis有很高的性能
    -Redis命令对此支持较好,实现起来比较方便

    使用命令介绍:
    1.SETNX

    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;若key存在,则什么都不做,返回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

    实现思想:
    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,通过此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。

    分布式锁的核心代码如下:

    import redis.clients.jedis.Jedis;
    import redis.clients.jedis.JedisPool;
    import redis.clients.jedis.Transaction;
    import redis.clients.jedis.exceptions.JedisException;
    
    import java.util.List;
    import java.util.UUID;
    
    public class DistributedLock {
        private final JedisPool jedisPool;
    
        public DistributedLock(JedisPool jedisPool) {
            this.jedisPool = jedisPool;
        }
    
        /**
         * 加锁
         * @param locaName  锁的key
         * @param acquireTimeout  获取超时时间
         * @param timeout   锁的超时时间
         * @return 锁标识
         */
        public String lockWithTimeout(String locaName,
                                      long acquireTimeout, long timeout) {
            Jedis conn = null;
            String retIdentifier = null;
            try {
                // 获取连接
                conn = jedisPool.getResource();
                // 随机生成一个value
                String identifier = UUID.randomUUID().toString();
                // 锁名,即key值
                String lockKey = "lock:" + locaName;
                // 超时时间,上锁后超过此时间则自动释放锁
                int lockExpire = (int)(timeout / 1000);
    
                // 获取锁的超时时间,超过这个时间则放弃获取锁
                long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
                while (System.currentTimeMillis() < end) {
                    if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {
                        conn.expire(lockKey, lockExpire);
                        // 返回value值,用于释放锁时间确认
                        retIdentifier = identifier;
                        return retIdentifier;
                    }
                    // 返回-1代表key没有设置超时时间,为key设置一个超时时间
                    if (conn.ttl(lockKey) == -1) {
                        conn.expire(lockKey, lockExpire);
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }
            } catch (JedisException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (conn != null) {
                    conn.close();
                }
            }
            return retIdentifier;
        }
    
        /**
         * 释放锁
         * @param lockName 锁的key
         * @param identifier    释放锁的标识
         * @return
         */
        public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {
            Jedis conn = null;
            String lockKey = "lock:" + lockName;
            boolean retFlag = false;
            try {
                conn = jedisPool.getResource();
                while (true) {
                    // 监视lock,准备开始事务
                    conn.watch(lockKey);
                    // 通过前面返回的value值判断是不是该锁,若是该锁,则删除,释放锁
                    if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) {
                        Transaction transaction = conn.multi();
                        transaction.del(lockKey);
                        List<Object> results = transaction.exec();
                        if (results == null) {
                            continue;
                        }
                        retFlag = true;
                    }
                    conn.unwatch();
                    break;
                }
            } catch (JedisException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (conn != null) {
                    conn.close();
                }
            }
            return retFlag;
        }
    }
    

    测试
    下面就用一个简单的例子测试刚才实现的分布式锁。
    例子中使用50个线程模拟秒杀一个商品,使用--运算符来实现商品减少,从结果有序性就可以看出是否为加锁状态。

    模拟秒杀服务,在其中配置了jedis线程池,在初始化的时候传给分布式锁,供其使用。

    import redis.clients.jedis.JedisPool;
    import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
    
    public class Service {
        private static JedisPool pool = null;
    
        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, "127.0.0.1", 6379, 3000);
        }
    
        DistributedLock lock = new DistributedLock(pool);
    
        int n = 500;
    
        public void seckill() {
            // 返回锁的value值,供释放锁时候进行判断
            String indentifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁");
            System.out.println(--n);
            lock.releaseLock("resource", indentifier);
        }
    }
    

    模拟线程进行秒杀服务

    public class ThreadA extends Thread {
        private Service service;
    
        public ThreadA(Service service) {
            this.service = service;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            service.seckill();
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Service service = new Service();
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                ThreadA threadA = new ThreadA(service);
                threadA.start();
            }
        }
    }
    

    结果如下,结果为有序的。


    image.png

    若注释掉使用锁的部分:

    public void seckill() {
        // 返回锁的value值,供释放锁时候进行判断
        //String indentifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁");
        System.out.println(--n);
        //lock.releaseLock("resource", indentifier);
    }
    

    从结果可以看出,有一些是异步进行的。


    image.png

    总结
    可以使用缓存来代替数据库来实现分布式锁,这个可以提供更好的性能,同时,很多缓存服务都是集群部署的,可以避免单点问题。并且很多缓存服务都提供了可以用来实现分布式锁的方法,比如Tair的put方法,redis的setnx方法等。并且,这些缓存服务也都提供了对数据的过期自动删除的支持,可以直接设置超时时间来控制锁的释放。

    使用缓存实现分布式锁的优点
    性能好,实现起来较为方便。

    使用缓存实现分布式锁的缺点
    通过超时时间来控制锁的失效时间并不是十分的靠谱。
    如何设置的失效时间太短,方法没等执行完,锁就自动释放了,那么就会产生并发问题。如果设置的时间太长,其他获取锁的线程就可能要平白的多等一段时间,造成系统吞吐量低,容易导致超时。这个问题使用数据库实现分布式锁同样存在。

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