redis分布式鎖-java實(shí)現(xiàn)
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作者 | _否極泰來(lái)
來(lái)源 | urlify.cn/QRbiem
1、為什么要使用分布式鎖
如果在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，我們從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，然后修改保存，這種情況很容易遇到并發(fā)問(wèn)題。因?yàn)樽x取和更新保存不是一個(gè)原子操作，在并發(fā)時(shí)就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不正確。這種場(chǎng)景其實(shí)并不少見(jiàn)，比如電商秒殺活動(dòng)，庫(kù)存數(shù)量的更新就會(huì)遇到。如果是單機(jī)應(yīng)用，直接使用本地鎖就可以避免。如果是分布式應(yīng)用，本地鎖派不上用場(chǎng)，這時(shí)就需要引入分布式鎖來(lái)解決。
由此可見(jiàn)分布式鎖的目的其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是為了保證多臺(tái)服務(wù)器在執(zhí)行某一段代碼時(shí)保證只有一臺(tái)服務(wù)器執(zhí)行。
2、為了保證分布式鎖的可用性，至少要確保鎖的實(shí)現(xiàn)要同時(shí)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：
互斥性。在任何時(shí)刻，保證只有一個(gè)客戶(hù)端持有鎖。
不能出現(xiàn)死鎖。如果在一個(gè)客戶(hù)端持有鎖的期間，這個(gè)客戶(hù)端崩潰了，也要保證后續(xù)的其他客戶(hù)端可以上鎖。
保證上鎖和解鎖都是同一個(gè)客戶(hù)端。
3、一般來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方式有以下幾種：
使用MySQL，基于唯一索引。
使用ZooKeeper，基于臨時(shí)有序節(jié)點(diǎn)。
使用Redis，基于set命令（2.6.12 版本開(kāi)始）。
本篇文章主要講解Redis的實(shí)現(xiàn)方式。
4、用到的redis命令
鎖的實(shí)現(xiàn)主要基于redis的SET命令（SET詳細(xì)解釋參考這里），我們來(lái)看SET的解釋?zhuān)?/span>
SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
將字符串值 value 關(guān)聯(lián)到 key 。
如果 key 已經(jīng)持有其他值， SET 就覆寫(xiě)舊值，無(wú)視類(lèi)型。
對(duì)于某個(gè)原本帶有生存時(shí)間（TTL）的鍵來(lái)說(shuō)， 當(dāng) SET 命令成功在這個(gè)鍵上執(zhí)行時(shí)， 這個(gè)鍵原有的 TTL 將被清除。
可選參數(shù)
從 Redis 2.6.12 版本開(kāi)始， SET 命令的行為可以通過(guò)一系列參數(shù)來(lái)修改：
EX second ：設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間為 second 秒。SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
PX millisecond ：設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間為 millisecond 毫秒。SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
NX ：只在鍵不存在時(shí)，才對(duì)鍵進(jìn)行設(shè)置操作。SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
XX ：只在鍵已經(jīng)存在時(shí)，才對(duì)鍵進(jìn)行設(shè)置操作。
加鎖：使用SET key value [PX milliseconds] [NX]命令，如果key不存在，設(shè)置value，并設(shè)置過(guò)期時(shí)間(加鎖成功)。如果已經(jīng)存在lock(也就是有客戶(hù)端持有鎖了)，則設(shè)置失敗(加鎖失敗)。
解鎖：使用del命令，通過(guò)刪除鍵值釋放鎖。釋放鎖之后，其他客戶(hù)端可以通過(guò)set命令進(jìn)行加鎖。
5、上面第二項(xiàng)，說(shuō)了分布式鎖，要考慮的問(wèn)題，下面講解一下
5.1、互斥性。在任何時(shí)刻，保證只有一個(gè)客戶(hù)端持有鎖
redis命令是原子性的，只要客戶(hù)端調(diào)用redis的命令SET key value [PX milliseconds] [NX] 執(zhí)行成功，就算加鎖成功了
5.2、不能出現(xiàn)死鎖。如果在一個(gè)客戶(hù)端持有鎖的期間，這個(gè)客戶(hù)端崩潰了，也要保證后續(xù)的其他客戶(hù)端可以上鎖。
set命令px設(shè)置了過(guò)期時(shí)間，key過(guò)期失效了，就能避免死鎖了
5.3保證上鎖和解鎖都是同一個(gè)客戶(hù)端。
釋放鎖(刪除key)的時(shí)候，只要確保是當(dāng)前客戶(hù)端設(shè)置的value才去刪除key即可，采用lua腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)
在Redis中，執(zhí)行Lua語(yǔ)言是原子性，也就是說(shuō)Redis執(zhí)行Lua的時(shí)候是不會(huì)被中斷的，具備原子性，這個(gè)特性有助于Redis對(duì)并發(fā)數(shù)據(jù)一致性的支持。
6、java代碼實(shí)現(xiàn)
先把需要的jar包引入
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
<version>2.9.3</version>
</dependency>加鎖設(shè)置參數(shù)的實(shí)體類(lèi)
import lombok.Data;
//加鎖設(shè)置的參數(shù)
@Data
public class LockParam {
//鎖的key
private String lockKey;
//嘗試獲得鎖的時(shí)間（單位：毫秒），默認(rèn)值：3000毫秒
private Long tryLockTime;
//嘗試獲得鎖后，持有鎖的時(shí)間（單位：毫秒），默認(rèn)值：5000毫秒
private Long holdLockTime;
public LockParam(String lockKey){
this(lockKey,1000*3L,1000*5L);
};
public LockParam(String lockKey,Long tryLockTime){
this(lockKey,tryLockTime,1000*5L);
};
public LockParam(String lockKey,Long tryLockTime,Long holdLockTime){
this.lockKey = lockKey;
this.tryLockTime = tryLockTime;
this.holdLockTime = holdLockTime;
};
}redis分布式具體代碼實(shí)現(xiàn)
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Collections;
import java.util.UUID;
/**
* redis分布式鎖
*/
@Slf4j
public class RedisLock {
//鎖key的前綴
private final static String prefix_key = "redisLock:";
//釋放鎖的lua腳本
private final static String unLockScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
//執(zhí)行unLockScript腳本，釋放鎖成功值
private final static Long unLockSuccess = 1L;
//加鎖設(shè)置的參數(shù)（key值、超時(shí)時(shí)間、持有鎖的時(shí)間）
private LockParam lockParam;
//嘗試獲得鎖的截止時(shí)間【lockParam.getTryLockTime()+System.currentTimeMillis()】
private Long tryLockEndTime;
//redis加鎖的key
private String redisLockKey;
//redis加鎖的vlaus
private String redisLockValue;
//redis加鎖的成功標(biāo)示
private Boolean holdLockSuccess= Boolean.FALSE;
//jedis實(shí)例
private Jedis jedis;
//獲取jedis實(shí)例
private Jedis getJedis(){
return this.jedis;
}
//關(guān)閉jedis
private void closeJedis(Jedis jedis){
jedis.close();
jedis = null;
}
public RedisLock(LockParam lockParam){
if(lockParam==null){
new RuntimeException("lockParam is null");
}
if(lockParam.getLockKey()==null || lockParam.getLockKey().trim().length()==0){
new RuntimeException("lockParam lockKey is error");
}
this.lockParam = lockParam;
this.tryLockEndTime = lockParam.getTryLockTime()+System.currentTimeMillis();
this.redisLockKey = prefix_key.concat(lockParam.getLockKey());
this.redisLockValue = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-","");
//todo 到時(shí)候可以更換獲取Jedis實(shí)例的實(shí)現(xiàn)
jedis = new Jedis("127.0.0.1",6379);
}
/**
* 加鎖
* @return 成功返回true，失敗返回false
*/
public boolean lock() {
while(true){
//判斷是否超過(guò)了，嘗試獲取鎖的時(shí)間
if(System.currentTimeMillis()>tryLockEndTime){
return false;
}
//嘗試獲取鎖
holdLockSuccess = tryLock();
if(Boolean.TRUE.equals(holdLockSuccess)){
return true;//獲取鎖成功
}
try {
//獲得鎖失敗，休眠50毫秒再去嘗試獲得鎖,避免一直請(qǐng)求redis，導(dǎo)致redis cpu飆升
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 執(zhí)行一次加鎖操作：成功返回true 失敗返回false
* @return 成功返回true，失敗返回false
*/
private boolean tryLock() {
try {
String result = getJedis().set(redisLockKey,redisLockValue, "NX", "PX", lockParam.getHoldLockTime());
if ("OK".equals(result)) {
return true;
}
}catch (Exception e){
log.warn("tryLock failure redisLockKey:{} redisLockValue:{} lockParam:{}",redisLockKey,redisLockValue,lockParam,e);
}
return false;
}
/**
* 解鎖
* @return 成功返回true，失敗返回false
*/
public Boolean unlock() {
Object result = null;
try {
//獲得鎖成功，才執(zhí)行l(wèi)ua腳本
if(Boolean.TRUE.equals(holdLockSuccess)){
//執(zhí)行Lua腳本
result = getJedis().eval(unLockScript, Collections.singletonList(redisLockKey), Collections.singletonList(redisLockValue));
if (unLockSuccess.equals(result)) {//釋放成功
return true;
}
}
} catch (Exception e) {
log.warn("unlock failure redisLockKey:{} redisLockValue:{} lockParam:{} result:{}",redisLockKey,redisLockValue,lockParam,result,e);
} finally {
this.closeJedis(jedis);
}
return false;
}
}redis分布式鎖使用
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class test {
static String lockKey = "666";
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
log.info("下面測(cè)試兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)，搶占鎖的結(jié)果");
Thread thread1 = new Thread(()->{
testRedisLock();
});
thread1.setName("我是線(xiàn)程1");
Thread thread2 = new Thread(()->{
testRedisLock();
});
thread2.setName("我是線(xiàn)程2");
//同時(shí)啟動(dòng)線(xiàn)程
thread1.start();
thread2.start();
Thread.sleep(1000*20);
log.info("-----------------我是一條分割線(xiàn)----------------");
log.info("");
log.info("");
log.info("");
log.info("下面是測(cè)試 一個(gè)線(xiàn)程獲取鎖成功后，由于業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了設(shè)置持有鎖的時(shí)間，是否會(huì)把其他線(xiàn)程持有的鎖給釋放掉");
Thread thread3 = new Thread(()->{
testRedisLock2();
});
thread3.setName("我是線(xiàn)程3");
thread3.start();
Thread.sleep(1000*1);//暫停一秒是為了讓線(xiàn)程3獲的到鎖
Thread thread4 = new Thread(()->{
testRedisLock();
});
thread4.setName("我是線(xiàn)程4");
thread4.start();
}
public static void testRedisLock(){
LockParam lockParam = new LockParam(lockKey);
lockParam.setTryLockTime(2000L);//2秒時(shí)間嘗試獲得鎖
lockParam.setHoldLockTime(1000*10L);//獲得鎖成功后持有鎖10秒時(shí)間
RedisLock redisLock = new RedisLock(lockParam);
try {
Boolean lockFlag = redisLock.lock();
log.info("加鎖結(jié)果：{}",lockFlag);
if(lockFlag){
try {
//20秒模擬處理業(yè)務(wù)代碼時(shí)間
Thread.sleep(1000*5L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}catch (Exception e) {
log.info("testRedisLock e---->",e);
}finally {
boolean unlockResp = redisLock.unlock();
log.info("釋放鎖結(jié)果:{}",unlockResp);
}
}
public static void testRedisLock2(){
LockParam lockParam = new LockParam(lockKey);
lockParam.setTryLockTime(1000*2L);//2秒時(shí)間嘗試獲得鎖
lockParam.setHoldLockTime(1000*2L);//獲得鎖成功后持有鎖2秒時(shí)間
RedisLock redisLock = new RedisLock(lockParam);
try {
Boolean lockFlag = redisLock.lock();
log.info("加鎖結(jié)果：{}",lockFlag);
if(lockFlag){
try {
//10秒模擬處理業(yè)務(wù)代碼時(shí)間
Thread.sleep(1000*10L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}catch (Exception e) {
log.info("testRedisLock e---->",e);
}finally {
boolean unlockResp = redisLock.unlock();
log.info("釋放鎖結(jié)果:{}",unlockResp);
}
}
}
這是代碼在執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)redis可視化工具看到的效果，可以參考一下～
控制臺(tái)日志打印結(jié)果
15:02:28.569 [main] INFO com.test.test - 下面測(cè)試兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)，搶占鎖的結(jié)果
15:02:28.645 [我是線(xiàn)程2] INFO com.test.test - 加鎖結(jié)果：true
15:02:30.618 [我是線(xiàn)程1] INFO com.test.test - 加鎖結(jié)果：false
15:02:30.620 [我是線(xiàn)程1] INFO com.test.test - 釋放鎖結(jié)果:false
15:02:33.652 [我是線(xiàn)程2] INFO com.test.test - 釋放鎖結(jié)果:true
15:02:48.614 [main] INFO com.test.test - -----------------我是一條分割線(xiàn)----------------
15:02:48.614 [main] INFO com.test.test -
15:02:48.614 [main] INFO com.test.test -
15:02:48.614 [main] INFO com.test.test -
15:02:48.614 [main] INFO com.test.test - 下面是測(cè)試 一個(gè)線(xiàn)程獲取鎖成功后，由于業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了設(shè)置持有鎖的時(shí)間，是否會(huì)把其他線(xiàn)程持有的鎖給釋放掉
15:02:48.616 [我是線(xiàn)程3] INFO com.test.test - 加鎖結(jié)果：true
15:02:50.645 [我是線(xiàn)程4] INFO com.test.test - 加鎖結(jié)果：true
15:02:55.647 [我是線(xiàn)程4] INFO com.test.test - 釋放鎖結(jié)果:true
15:02:58.621 [我是線(xiàn)程3] INFO com.test.test - 釋放鎖結(jié)果:false可以看到多個(gè)線(xiàn)程競(jìng)爭(zhēng)一把鎖的時(shí)候，保證了只有一個(gè)線(xiàn)程持有鎖
分割線(xiàn)下面的日志也能看出，一個(gè)線(xiàn)程持有了鎖，由于處理業(yè)務(wù)代碼時(shí)間，超過(guò)了設(shè)置持有鎖的時(shí)間，通過(guò)lua腳本釋放鎖的時(shí)候，也不會(huì)把其他線(xiàn)程持有的鎖給釋放掉，保證了安全釋放了鎖