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這里有您想知道的互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷解決方案
手寫一個(gè)Redis分布式鎖，讓你徹底搞懂

哈嘍，大家好，我是指北君。

創(chuàng)新互聯(lián)公司是一家集網(wǎng)站建設(shè),普寧企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),普寧品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,普寧網(wǎng)站建設(shè)報(bào)價(jià),網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,普寧網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?？沙浞譂M足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時(shí)我們時(shí)刻保持專業(yè)、時(shí)尚、前沿，時(shí)刻以成就客戶成長(zhǎng)自我，堅(jiān)持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實(shí)用型網(wǎng)站。

今天帶大家深入剖析一下Redis分布式鎖，徹底搞懂它。

場(chǎng)景

既然要搞懂Redis分布式鎖，那肯定要有一個(gè)需要它的場(chǎng)景。

高并發(fā)售票問(wèn)題就是一個(gè)經(jīng)典案例。

搭建環(huán)境

  • 準(zhǔn)備redis服務(wù)，設(shè)置redis的鍵值對(duì)：set ticket 10
  • 準(zhǔn)備 postman、JMeter 等模擬高并發(fā)請(qǐng)求的工具
  • 核心代碼
@Service
public class TicketServiceImpl implements TicketService {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TicketServiceImpl.class);

    @Override
    public String sellTicket(){
        String ticketStr = stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
        int ticket = 0;
        if (null != ticketStr) {
            ticket = Integer.parseInt(ticketStr);
        }
        if (ticket > 0) {
            int ticketNew = ticket - 1;
            stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket", String.valueOf(ticketNew));
            logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為：" + ticketNew);
        } else {
            logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
        }
        return "搶票成功...";
    }
}

分析解決問(wèn)題

以上代碼沒(méi)有做任何的加鎖操作，在高并發(fā)情況下，票的超賣情況很嚴(yán)重，根本無(wú)法正常使用

分析1

既然要加分布式鎖，那么我們可以使用Redis中的setnx命令來(lái)模擬一個(gè)鎖。

redis> EXISTS job                # job 不存在
(integer) 0

redis> SETNX job "programmer"    # job 設(shè)置成功
(integer) 1

redis> SETNX job "code-farmer"   # 嘗試覆蓋 job ，失敗
(integer) 0

當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入到當(dāng)前方法中，使用 setnx 設(shè)置一個(gè)鍵，如果設(shè)置成功，就允許繼續(xù)訪問(wèn)，設(shè)置失敗，就不能訪問(wèn)該方法；

當(dāng)方法運(yùn)行完畢時(shí)，將這個(gè)鍵刪除，下一次再有線程來(lái)訪問(wèn)時(shí)，就重新執(zhí)行該操作。

public String sellTicket(){
    String lock="lock";
    // 如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
    Boolean tag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, "");
    if (!tag) { // 如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
        // 實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
        // 這里使用自旋的方式，防止訪問(wèn)信息丟失
        sellTicket();
        return "當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
    }
    String ticketStr = stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
    int ticket = 0;
    if (null != ticketStr) {
        ticket = Integer.parseInt(ticketStr);
    }
    if (ticket > 0) {
        int ticketNew = ticket - 1;
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket", String.valueOf(ticketNew));
        logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為：" + ticketNew);
    } else {
        logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
    }
    stringRedisTemplate.delete(lock);
    return "搶票成功...";
}

分析2

上述的代碼在程序正常運(yùn)行下不會(huì)出現(xiàn)票超賣的問(wèn)題，但是我們需要考慮：

  • 如果程序運(yùn)行中系統(tǒng)出現(xiàn)了異常，導(dǎo)致無(wú)法刪除lock?，就會(huì)造成死鎖的問(wèn)題。也許有人馬上就會(huì)想到，使用 try{} finally {} ，在finally中進(jìn)行刪除鎖的操作。

但是，如果是分布式架構(gòu)，第一個(gè)服務(wù)器接收到請(qǐng)求，加了鎖，此時(shí)第二個(gè)服務(wù)器也接收到請(qǐng)求，setnx 命令失敗，需要執(zhí)行return操作，根據(jù)finally的特性，執(zhí)行return之前，需要先執(zhí)行finally里的代碼，于是，第二個(gè)服務(wù)器把鎖給刪除了，程序中鎖失效了，肯定會(huì)出現(xiàn)票超賣等一系列問(wèn)題。

  • 如果程序在運(yùn)行中直接徹底死了（比如，程序員閑著沒(méi)事兒，來(lái)了個(gè) kill -9；或者斷電），就算加了finally，finally也不能執(zhí)行，還是會(huì)出現(xiàn)死鎖問(wèn)題

解決方法：

給鎖加一個(gè)標(biāo)識(shí)符，只允許自己來(lái)操作鎖，其他訪問(wèn)程序不能操作鎖

還要給鎖加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，這樣就算程序死了，當(dāng)時(shí)間過(guò)期后，還是能夠繼續(xù)執(zhí)行

public String sellTicket(){
    String lock="lock";     // 鎖的鍵
    String lockId = UUID.randomUUID().toString(); // 鎖的值：唯一標(biāo)識(shí)
    try{
        // 如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
        // 添加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，暫定為 30秒，這里的操作具有原子性，如果過(guò)期時(shí)間設(shè)置失敗，鍵也會(huì)設(shè)置失敗
        Boolean tag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, lockId, 30, TimeUnit.SECONDS);
        if (!tag) { // 如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
            // 實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
            // 不設(shè)置回調(diào)的話，訪問(wèn)信息會(huì)丟失
            sellTicket();
            return "當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
        }
        String ticketStr = stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
        int ticket = 0;
        if (null != ticketStr) {
            ticket = Integer.parseInt(ticketStr);
        }
        if (ticket > 0) {
            int ticketNew = ticket - 1;
            stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket", String.valueOf(ticketNew));
            logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為：" + ticketNew);
        } else {
            logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
        }
    } finally {
        // 如果redis中的值，和當(dāng)前的值一致，才允許刪除鎖。
        if (lockId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock))) {
            stringRedisTemplate.delete(lock);
        }
    }
    return "搶票成功...";
}

分析3

寫到這里已經(jīng)可以解決大部分問(wèn)題了，但是還需要考慮一個(gè)問(wèn)題：

如果程序運(yùn)行的極慢（硬件處理慢或者進(jìn)行了GC），導(dǎo)致30秒已經(jīng)到了，鎖已經(jīng)失效了，程序還沒(méi)有運(yùn)行完成，這時(shí)候，就會(huì)有另一個(gè)線程總想鉆個(gè)空子，導(dǎo)致票的超賣問(wèn)題。

這里我們可以使用 sleep 模擬一下

  ......
  if (ticket > 0) {
      try {
          // 為了測(cè)試方便，過(guò)期時(shí)間和線程暫停時(shí)間都改成了3秒
          Thread.sleep(3000);
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
      int ticketNew = ticket - 1;
      stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket", String.valueOf(ticketNew));
  ......
  • 這樣運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)極其嚴(yán)重的超賣問(wèn)題

那么該如何設(shè)置這個(gè)過(guò)期時(shí)間呢？繼續(xù)加大？這顯然是不合適的，因?yàn)闊o(wú)論多么大，總有可能出現(xiàn)問(wèn)題。

解決方法

我們可以使用守護(hù)線程，來(lái)保證這個(gè)時(shí)間永不過(guò)期

public String sellTicket(){
    String lock="lock";     // 鎖的鍵
    String lockId = UUID.randomUUID().toString(); // 鎖的值：唯一標(biāo)識(shí)
    MyThread myThread = null; // 鎖的守護(hù)線程
    try{
        // 如果成功設(shè)置這個(gè)值，證明目前該方法并沒(méi)有被操作，可以進(jìn)行賣票操作
        // 添加一個(gè)過(guò)期時(shí)間，暫定為 3 秒，這里的操作具有原子性，如果過(guò)期時(shí)間設(shè)置失敗，鍵也會(huì)設(shè)置失敗
        Boolean tag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lock, lockId, 3, TimeUnit.SECONDS);
        if (!tag) { // 如果設(shè)置失敗，證明當(dāng)前方法正在被執(zhí)行，不允許再次執(zhí)行
            // 實(shí)際開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)該使用隊(duì)列來(lái)完成訪問(wèn)操作，這里主要探究分布式鎖的問(wèn)題，所以僅僅模擬了場(chǎng)景
            // 不設(shè)置回調(diào)的話，訪問(wèn)信息會(huì)丟失
            sellTicket();
            return "當(dāng)前訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多，請(qǐng)稍后訪問(wèn)...";
        }

        // 開(kāi)啟守護(hù)線程, 每隔三分之一的時(shí)間，給鎖續(xù)命
        myThread = new MyThread(lock);
        myThread.setDaemon(true);
        myThread.start();

        String ticketStr = stringRedisTemplate.opsForValue().get("ticket");
        int ticket = 0;
        if (null != ticketStr) {
            ticket = Integer.parseInt(ticketStr);
        }
        if (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            int ticketNew = ticket - 1;
            stringRedisTemplate.opsForValue().set("ticket", String.valueOf(ticketNew));
            logger.info("當(dāng)前票的庫(kù)存為：" + ticketNew);
        } else {
            logger.info("手速不夠呀，票已經(jīng)賣光了...");
        }
    } finally {
        // 如果redis中的值，和當(dāng)前的值一致，才允許刪除鎖。
        if (lockId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lock))) {
            // 程序運(yùn)行結(jié)束，需要關(guān)閉守護(hù)線程
            myThread.stop();
            stringRedisTemplate.delete(lock);
            logger.info("釋放鎖成功...");
        }
    }
    return "搶票成功...";
}

/** 使用后臺(tái)線程進(jìn)行續(xù)命
 *  守護(hù)線程
 *    在主線程下 如果有一個(gè)守護(hù)線程  這個(gè)守護(hù)線程的生命周期 跟主線程是同生死的
 */
class MyThread extends Thread{
    String lock;
    MyThread (String lock) {
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run(){
        while (true) {
            try {
                // 三分之一的時(shí)間
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 假設(shè)線程還活著，就要給鎖續(xù)命
            logger.info("線程續(xù)命ing...");
            stringRedisTemplate.expire(lock, 3, TimeUnit.SECONDS);
        }
    }
}

總結(jié)

到這里，我們已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了redis分布式鎖，并且可以在高并發(fā)場(chǎng)景下正常運(yùn)行。

需要注意的是，實(shí)現(xiàn)分布式鎖的代碼肯定不是最佳的，重要的是了解分布式鎖的實(shí)現(xiàn)原理，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的思路。


文章名稱：手寫一個(gè)Redis分布式鎖，讓你徹底搞懂
文章路徑：http://www.dlmjj.cn/article/djeeehs.html