使用Redis实现分布式锁
1.实现分布式锁的几种方案
1.Redis实现 (推荐)
2.Zookeeper实现
3.数据库实现
Redis实现分布式锁 * * 在集群等多服务器中经常使用到同步处理一下业务，这是普通的事务是满足不了业务需求，需要分布式锁 * * 分布式锁的常用3种实现： * 0.数据库乐观锁实现 * 1.Redis实现 --- 使用redis的setnx()、get()、getset()方法，用于分布式锁，解决死锁问题 * 2.Zookeeper实现 * 参考：http://surlymo.iteye.com/blog/2082684 * http://www.jb51.net/article/103617.htm * http://www.hollischuang.com/archives/1716?utm_source=tuicool&utm_medium=referral * 1、实现原理： 基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁，其主要逻辑如下（该图来自于IBM网站）。大致思想即为：每个客户端对某个功能加锁时，在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。 2、优点 锁安全性高，zk可持久化 3、缺点 性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。 4、实现 可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁 * * Redis实现分布式锁的原理： * 1.通过setnx(lock_timeout)实现，如果设置了锁返回1， 已经有值没有设置成功返回0 * 2.死锁问题：通过实践来判断是否过期，如果已经过期，获取到过期时间get(lockKey)，然后getset(lock_timeout)判断是否和get相同， * 相同则证明已经加锁成功，因为可能导致多线程同时执行getset(lock_timeout)方法，这可能导致多线程都只需getset后，对于判断加锁成功的线程， * 再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)过期时间，防止多个线程同时叠加时间，导致锁时效时间翻倍 * 3.针对集群服务器时间不一致问题，可以调用redis的time()获取当前时间
2.Redis分分布式锁的代码实现
1.定义锁接口
package com.jay.service.redis;
/**
* Redis分布式锁接口
* Created by hetiewei on 2017/4/7.
*/
public interface RedisDistributionLock {
/**
* 加锁成功，返回加锁时间
* @param lockKey
* @param threadName
* @return
*/
public long lock(String lockKey, String threadName);
/**
* 解锁， 需要更新加锁时间，判断是否有权限
* @param lockKey
* @param lockValue
* @param threadName
*/
public void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName);
/**
* 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！
* @return
*/
public long currtTimeForRedis();
}
2.定义锁实现
package com.jay.service.redis.impl;
import com.jay.service.redis.RedisDistributionLock;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.dao.DataAccessException;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* Created by hetiewei on 2017/4/7.
*/
public class RedisLockImpl implements RedisDistributionLock {
//加锁超时时间，单位毫秒， 即：加锁时间内执行完操作，如果未完成会有并发现象
private static final long LOCK_TIMEOUT = 5*1000;
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RedisLockImpl.class);
private StringRedisTemplate redisTemplate;
public RedisLockImpl(StringRedisTemplate redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}
/**
* 加锁
* 取到锁加锁，取不到锁一直等待知道获得锁
* @param lockKey
* @param threadName
* @return
*/
@Override
public synchronized long lock(String lockKey, String threadName) {
LOG.info(threadName+"开始执行加锁");
while (true){ //循环获取锁
//锁时间
Long lock_timeout = currtTimeForRedis()+ LOCK_TIMEOUT +1;
if (redisTemplate.execute(new RedisCallback() {
@Override
public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
//定义序列化方式
RedisSerializer serializer = redisTemplate.getStringSerializer();
byte[] value = serializer.serialize(lock_timeout.toString());
boolean flag = redisConnection.setNX(lockKey.getBytes(), value);
return flag;
}
})){
//如果加锁成功
LOG.info(threadName +"加锁成功 ++++ 111111");
//设置超时时间，释放内存
redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
return lock_timeout;
}else {
//获取redis里面的时间
String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
Long currt_lock_timeout_str = result==null?null:Long.parseLong(result);
//锁已经失效
if (currt_lock_timeout_str != null && currt_lock_timeout_str < System.currentTimeMillis()){
//判断是否为空，不为空时，说明已经失效，如果被其他线程设置了值，则第二个条件判断无法执行
//获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间
Long old_lock_timeout_Str = Long.valueOf(redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, lock_timeout.toString()));
if (old_lock_timeout_Str != null && old_lock_timeout_Str.equals(currt_lock_timeout_str)){
//多线程运行时，多个线程签好都到了这里，但只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利获取锁
LOG.info(threadName + "加锁成功 ++++ 22222");
//设置超时间，释放内存
redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
//返回加锁时间
return lock_timeout;
}
}
}
try {
LOG.info(threadName +"等待加锁， 睡眠100毫秒");
// TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 解锁
* @param lockKey
* @param lockValue
* @param threadName
*/
@Override
public synchronized void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName) {
LOG.info(threadName + "执行解锁==========");//正常直接删除 如果异常关闭判断加锁会判断过期时间
//获取redis中设置的时间
String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
Long currt_lock_timeout_str = result ==null?null:Long.valueOf(result);
//如果是加锁者，则删除锁， 如果不是，则等待自动过期，重新竞争加锁
if (currt_lock_timeout_str !=null && currt_lock_timeout_str == lockValue){
redisTemplate.delete(lockKey);
LOG.info(threadName + "解锁成功------------------");
}
}
/**
* 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！
* @return
*/
@Override
public long currtTimeForRedis(){
return redisTemplate.execute(new RedisCallback() {
@Override
public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
return redisConnection.time();
}
});
}
} 3.分布式锁验证
@RestController
@RequestMapping("/distribution/redis")
public class RedisLockController {
private static final String LOCK_NO = "redis_distribution_lock_no_";
private static int i = 0;
private ExecutorService service;
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
/**
* 模拟1000个线程同时执行业务，修改资源
*
* 使用线程池定义了20个线程
*
*/
@GetMapping("lock1")
public void testRedisDistributionLock1(){
service = Executors.newFixedThreadPool(20);
for (int i=0;i<1000;i++){
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
task(Thread.currentThread().getName());
}
});
}
}
@GetMapping("/{key}")
public String getValue(@PathVariable("key") String key){
Serializable result = redisTemplate.opsForValue().get(key);
return result.toString();
}
private void task(String name) {
// System.out.println(name + "任务执行中"+(i++));
//创建一个redis分布式锁
RedisLockImpl redisLock = new RedisLockImpl(redisTemplate);
//加锁时间
Long lockTime;
if ((lockTime = redisLock.lock((LOCK_NO+1)+"", name))!=null){
//开始执行任务
System.out.println(name + "任务执行中"+(i++));
//任务执行完毕 关闭锁
redisLock.unlock((LOCK_NO+1)+"", lockTime, name);
}
}
}
4.结果验证：
在Controller中模拟了1000个线程，通过线程池方式提交，每次20个线程抢占分布式锁，抢到分布式锁的执行代码，没抢到的等待
结果如下：
2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4等待加锁， 睡眠100毫秒 2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-7] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-7解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-5任务执行中994 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1等待加锁， 睡眠100毫秒 2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-5解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.397 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-6任务执行中995 2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-6解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-19任务执行中996 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-19解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.571 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-11任务执行中997 2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-11解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.585 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-4任务执行中998 2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-4解锁成功------------------ 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1加锁成功 ++++ 111111 pool-2-thread-1任务执行中999 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1执行解锁========== 2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl : pool-2-thread-1解锁成功------------------