如何在springcloud分布式系统中实现分布式锁？

最近在看分布式锁的资料，看了 Josial L的《Redis in Action》的分布式锁的章节。实现思路是利用springcloud结合redis实现分布式锁。

一、简介

一般来说，对数据进行加锁时，程序先通过acquire获取锁来对数据进行排他访问，然后对数据进行一些列的操作，最后需要释放锁。Redis 本身用 watch命令进行了加锁，这个锁是乐观锁。使用 watch命令对于频繁访问的键会引起性能的问题。

二、redis命令介绍

• SETNX命令（SET if Not eXists）

当且仅当 key 不存在，将 key 的值设为 value ，并返回1；若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作，并返回0。

• SETEX命令

设置超时时间

• GET命令

返回 key 所关联的字符串值，如果 key 不存在那么返回特殊值 nil 。

• DEL命令

删除给定的一个或多个 key ,不存在的 key 会被忽略。

三、实现思路

由于redis的setnx命令天生就适合用来实现锁的功能，这个命令只有在键不存在的情况下为键设置值。获取锁之后，其他程序再设置值就会失败，即获取不到锁。获取锁失败。只需不断的尝试获取锁，直到成功获取锁，或者到设置的超时时间为止。

另外为了防治死锁，即某个程序获取锁之后，程序出错，没有释放，其他程序无法获取锁，从而导致整个分布式系统无法获取锁而导致一系列问题，甚至导致系统无法正常运行。这时需要给锁设置一个超时时间，即setex命令，锁超时后，从而其它程序就可以获取锁了。

四、编码实现

本文采用springboot结合redis 取实现的，所以你需要装一个redis。

1. 首先引入创建springboot工程，引入redis 。

            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-test
            test
        

        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        
        
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-data-redis
        

2.创建一个锁类

/**
 * 全局锁，包括锁的名称
 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
 */
public class Lock {
    private String name;
    private String value;

    public Lock(String name, String value) {
        this.name = name;
        this.value = value;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }

}

3.创建分布式锁的具体方法,思路已经说清楚了，代码注释也写好了，就不讲解了。

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
 */
@Component
public class DistributedLockHandler {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DistributedLockHandler.class);
    private final static long LOCK_EXPIRE = 30 * 1000L;//单个业务持有锁的时间30s，防止死锁
    private final static long LOCK_TRY_INTERVAL = 30L;//默认30ms尝试一次
    private final static long LOCK_TRY_TIMEOUT = 20 * 1000L;//默认尝试20s

    @Autowired
    private StringRedisTemplate template;

    /**
     * 尝试获取全局锁
     *
     * @param lock 锁的名称
     * @return true 获取成功，false获取失败
     */
    public boolean tryLock(Lock lock) {
        return getLock(lock, LOCK_TRY_TIMEOUT, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 尝试获取全局锁
     *
     * @param lock    锁的名称
     * @param timeout 获取超时时间 单位ms
     * @return true 获取成功，false获取失败
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout) {
        return getLock(lock, timeout, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 尝试获取全局锁
     *
     * @param lock        锁的名称
     * @param timeout     获取锁的超时时间
     * @param tryInterval 多少毫秒尝试获取一次
     * @return true 获取成功，false获取失败
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval) {
        return getLock(lock, timeout, tryInterval, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 尝试获取全局锁
     *
     * @param lock           锁的名称
     * @param timeout        获取锁的超时时间
     * @param tryInterval    多少毫秒尝试获取一次
     * @param lockExpireTime 锁的过期
     * @return true 获取成功，false获取失败
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
        return getLock(lock, timeout, tryInterval, lockExpireTime);
    }


    /**
     * 操作redis获取全局锁
     *
     * @param lock           锁的名称
     * @param timeout        获取的超时时间
     * @param tryInterval    多少ms尝试一次
     * @param lockExpireTime 获取成功后锁的过期时间
     * @return true 获取成功，false获取失败
     */
    public boolean getLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
        try {
            if (StringUtils.isEmpty(lock.getName()) || StringUtils.isEmpty(lock.getValue())) {
                return false;
            }
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            {
                if (!template.hasKey(lock.getName())) {
                    ValueOperations ops = template.opsForValue();
                    ops.set(lock.getName(), lock.getValue(), lockExpireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    return true;
                } else {//存在锁
                    logger.debug("lock is exist!！！");
                }
                if (System.currentTimeMillis() - startTime > timeout) {//尝试超过了设定值之后直接跳出循环
                    return false;
                }
                Thread.sleep(tryInterval);
            }
            while (template.hasKey(lock.getName())) ;
        } catch (InterruptedException e) {
            logger.error(e.getMessage());
            return false;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 释放锁
     */
    public void releaseLock(Lock lock) {
        if (!StringUtils.isEmpty(lock.getName())) {
            template.delete(lock.getName());
        }
    }

}

4.用法：

@Autowired
DistributedLockHandler distributedLockHandler;
Lock lock=new Lock("lockk","sssssssss);
if(distributedLockHandler.tryLock(lock){
    doSomething();
    distributedLockHandler.releaseLock();
}

五、注意点

在使用全局锁时为了防止死锁采用 setex命令，这种命令需要根据具体的业务具体设置锁的超时时间。另外一个就是锁的粒度性。比如在redis实战中有个案列，为了实现买卖市场交易的功能，把整个交易市场都锁住了，导致了性能不足的情况，改进方案只对买卖的商品进行加锁而不是整个市场。

六、参考资料

Josiah.L 《reids in action》

基于Redis实现分布式锁

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