图解 Redis 分布式锁,一看就懂技术教程

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图解 Redis 分布式锁,一看就懂

分布式锁的演进

基本原理

我们可以同时去一个地方“占坑”,如果占到,就执行逻辑。否则就必须等待,直到释放锁。“占坑”可以去redis,可以去数据库,可以去任何大家都能访问的地方。等待可以自旋的方式。

阶段一

图解 Redis 分布式锁,一看就懂
public Map> getCatalogJsonDbWithRedisLock() {
        //阶段一
        Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock""111");
        //获取到锁,执行业务
        if (lock) {
            Map> categoriesDb = getCategoryMap();
            //删除锁,如果在此之前报错或宕机会造成死锁
            stringRedisTemplate.delete("lock");
            return categoriesDb;
        }else {
            //没获取到锁,等待100ms重试
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }
    }
 
public Map> getCategoryMap() {
        ValueOperations ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
        String catalogJson = ops.get("catalogJson");
        if (StringUtils.isEmpty(catalogJson)) {
            System.out.println("缓存不命中,准备查询数据库。。。");
            Map> categoriesDb= getCategoriesDb();
            String toJSONString = JSON.toJSONString(categoriesDb);
            ops.set("catalogJson", toJSONString);
            return categoriesDb;
        }
        System.out.println("缓存命中。。。。");
        Map> listMap = JSON.parseObject(catalogJson, new TypeReference
>>() {});
        return listMap;
    }

问题: setnx占好了位,业务代码异常或者程序在页面过程中宕机。没有执行删除锁逻辑,这就造成了死锁

解决: 设置锁的自动过期,即使没有删除,会自动删除。

阶段二

图解 Redis 分布式锁,一看就懂
 public Map> getCatalogJsonDbWithRedisLock() {
        Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock""111");
        if (lock) {
            //设置过期时间
            stringRedisTemplate.expire("lock", 30, TimeUnit.SECONDS);
            Map> categoriesDb = getCategoryMap();
            stringRedisTemplate.delete("lock");
            return categoriesDb;
        }else {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }
    }

问题: setnx设置好,正要去设置过期时间,宕机。又死锁了。

解决: 设置过期时间和占位必须是原子的。redis支持使用setnx ex命令。

推荐一个开源免费的 Spring Boot 最全教程:

https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

阶段三

图解 Redis 分布式锁,一看就懂
public Map> getCatalogJsonDbWithRedisLock() {
    //加锁的同时设置过期时间,二者是原子性操作
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock""1111",5, TimeUnit.SECONDS);
    if (lock) {
        Map> categoriesDb = getCategoryMap();
        //模拟超长的业务执行时间
        try {
            Thread.sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return categoriesDb;
    }else {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
    }
}

问题: 删除锁直接删除???如果由于业务时间很长,锁自己过期了,我们直接删除,有可能把别人正在持有的锁删除了。

解决: 占锁的时候,值指定为uuid,每个人匹配是自己的锁才删除。

阶段四

图解 Redis 分布式锁,一看就懂
public Map> getCatalogJsonDbWithRedisLock() {
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        ValueOperations ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
      //为当前锁设置唯一的uuid,只有当uuid相同时才会进行删除锁的操作
        Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock", uuid,5, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock) {
            Map> categoriesDb = getCategoryMap();
            String lockValue = ops.get("lock");
            if (lockValue.equals(uuid)) {
                try {
                    Thread.sleep(6000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                stringRedisTemplate.delete("lock");
            }
            return categoriesDb;
        }else {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }
    }

问题: 如果正好判断是当前值,正要删除锁的时候,锁已经过期,别人已经设置到了新的值。那么我们删除的是别人的锁

解决: 删除锁必须保证原子性。使用redis+Lua脚本完成。

阶段五-最终形态

图解 Redis 分布式锁,一看就懂
 public Map> getCatalogJsonDbWithRedisLock() {
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        ValueOperations ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
        Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock", uuid,5, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock) {
            Map> categoriesDb = getCategoryMap();
            String lockValue = ops.get("lock");
            String script = "if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] thenn" +
                    "    return redis.call("del",KEYS[1])n" +
                    "elsen" +
                    "    return 0n" +
                    "end";
            stringRedisTemplate.execute(new DefaultRedisScript(script, Long.class), Arrays.asList("lock"), lockValue);
            return categoriesDb;
        }else {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }
    }

保证加锁【占位+过期时间】和删除锁【判断+删除】的原子性。更难的事情,锁的自动续期。

Redisson

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格(In-Memory Data Grid)。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象,还提供了许多分布式服务。

其中包括(BitSet, Set, Multimap, SortedSet, Map, List, Queue, BlockingQueue, Deque, BlockingDeque, Semaphore, Lock, AtomicLong, CountDownLatch, Publish / Subscribe, Bloom filter, Remote service, Spring cache, Executor service, Live Object service, Scheduler service)

Redisson提供了使用Redis的最简单和最便捷的方法。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离(Separation of Concern),从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

更多请参考官方文档:

https://github.com/redisson/redisson/wiki

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