Redis分布式锁 | 黑马点评
目录
一、分布式锁概述
二、基于Redis的分布式锁
1、思路分析
2、初级版本
3、误删问题
4、改进分布式锁
5、原子性问题
6、使用Lua脚本解决原子性问题
7、setnx实现分布式锁存在问题
三、Redisson
1、Redisson快速入门
2、Redisson可重入锁原理
3、Redisson可重试原理
4、Redisson解决超时问题
5、Redission主从一致性问题
四、总结
一、分布式锁概述
在集群模式下，synchronize根本锁不住。因为每个都是不同tomcat，不同jvm的存在，每个jvm的每个锁都可以有一个线程来获取，就会出现并行安全问题。
要想解决这种问题，必须得想办法让多个jvm只能用同一个锁。分布式锁
分布式锁：满足分布式系统或集群模式下多进程可见并且互斥的锁。让多个jvm进程都可以看到锁监视器，而且只有一个进程可以拿到锁。
特点：多进程可见、互斥、高可用、高性能、安全性
二、基于Redis的分布式锁
1、思路分析
实现分布式锁的两个基本方法：
我们获取锁的方法可能会出现问题，当我们添加完锁之后，还没来得及设置时间突然宕机，这个时候就死锁了。所以我们必须保证添加锁和设置时间的时候要原子性，一起完成。
我们可以把获取锁的两步修改为：（NX代表互斥，EX是设置超时时间）
#添加锁,NX是互斥,EX是设置超时时间
SET lock thread1 NX EX 102、初级版本
需求：定义一个类，实现下面接口，利用Redis分布式锁实现一个用户只能下一单的业务
public interface ILock {
/**
* 尝试获取锁
* @param timeoutSec 锁持有的超时时间，过期后自动释放
* @return true代表获取锁成功；false代表获取锁失败
*/
boolean tryLock(long timeoutSec);
/**
* 释放锁
*/
void unlock();
}实现ILock接口：
name属性：我们希望不同的业务有不同的锁，name是业务的名称
锁的参数：key是lock：业务名称，value是锁的线程的id
public class SimpleRedisLock implements ILock{
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//锁的名称
private String name;
public SimpleRedisLock(String name,StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
//锁的前缀
private static final String KEY_PREFIX ="lock:";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
//获取线程表示
long threadId = Thread.currentThread().getId();
//获取锁
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(KEY_PREFIX+name,threadId+"", timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
//防止自动插箱的时候空指针带来的危险
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unlock() {
//释放锁
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX+name);
}
}业务层调用，实现一人只能下一单
我们这里构造参数传入的时候name不仅仅传入业务名称了，还要加上用户id，因为只是锁一个用户下一单，同一个用户才加锁。所以传入“order:”+userId
@Autowired
private ISeckillVoucherService iSeckillVoucherService;
@Autowired
private RedisIdWorker redisIdWorker;
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Override
public Result seckillVoucher(Long voucherId) {
//1.查询优惠劵
SeckillVoucher voucher = iSeckillVoucherService.getById(voucherId);
//2.判断秒杀是否开始
LocalDateTime beginTime = voucher.getBeginTime();
if (beginTime.isAfter(LocalDateTime.now())) {
//尚未开始
return Result.fail("活动尚未开始");
}
//3.判断秒杀是否已经结束
LocalDateTime endTime = voucher.getEndTime();
if (LocalDateTime.now().isAfter(endTime)) {
//已结束
return Result.fail("活动已经结束");
}
//4判断库存是否充足
if (voucher.getStock() < 1) {
//库存不足
return Result.fail("库存不足!");
}
Long userId = UserHolder.getUser().getId();
// synchronized (userId.toString().intern()){
//创建锁对象
SimpleRedisLock lock = new SimpleRedisLock("order:" + userId, stringRedisTemplate);
//获取锁
boolean tryLock = lock.tryLock(1200);
//判断获取锁成功
if (!tryLock){
//获取锁失败,返回错误或重试
return Result.fail("一个人允许下一单");
}
//这里可能会异常我们要try一下，异常的话，finally释放锁
try {
//获取spring事务代理对象
IVoucherOrderService proxy = (IVoucherOrderService) AopContext.currentProxy();
return proxy.createVoucherOrder(voucherId);
} catch (IllegalStateException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
// }
return Result.fail("抢购失败");
}
3、误删问题
当线程1正确获取redis锁执行业务，业务某种原因阻塞，超过时间就会超时释放，一旦1提前释放，2能获取成功，当2正在拿锁做业务时，1突然醒了然后执行完毕释放锁，这个时候1就把2的锁给释放掉了，3或者其他线程就能够进来。
这种情况产生主要是因为线程1把线程2的锁给释放了导致，我们可以在释放锁之前加上判断是否是自己的锁，我们可以把redis存入的value来当这个线程的标识，删除的时候取出来判断一下
4、改进分布式锁
修改之前的分布式锁，在获取锁的时候存入线程的标识（可以是UUID标识）
为什么要用UUID来标识呢，我们之前用线程id为什么不行？
因为线程id是递增的，每个jvm都是这样递增，所以不同的tomcat最终线程id是可能相同的
在释放的时候先判断线程是否一致，一致释放，不一致不释放。
获取锁和释放锁的方法改进：
我们这里采用UUID+线程id当做redis的value
public class SimpleRedisLock implements ILock{
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
//锁的名称
private String name;
public SimpleRedisLock(String name,StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
//锁的前缀
private static final String KEY_PREFIX ="lock:";
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true)+"-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
//获取线程表示
String threadId =ID_PREFIX+Thread.currentThread().getId();
//获取锁
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX+name,threadId+"", timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unlock() {
//获取线程标示
String threadId =ID_PREFIX+Thread.currentThread().getId();
// 获取锁中的标示
String id =stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX+name);
//判断标示是否一致
if (threadId.equals(id)){
//释放锁
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX+name);
}
}
}UUID是常量，同一个线程生成的UUID是一样的，所以可以这样写，我们的value还加上的线程id
因为单UUID还是可能会重复的，只是概率特别小，再加上线程id，就不太可能重复了。
5、原子性问题
这种情况：当线程1获取锁执行业务，完成业务释放锁判断标识一致可以释放，这个时候判断完成堵塞了（可能是jvm垃圾回收会阻塞所有的代码），就没有释放成功，如果足够长，就触发了超时释放锁。一旦超时释放，其他线程2就能获取锁然后执行业务，这个时候线程1恢复了，但是他已经判断完标识了，这个时候直接又把2的锁给释放了，然后线程3又能进来执行
所以我们必须保证判断锁和释放锁的原子性。
6、使用Lua脚本解决原子性问题
Redis提供了Lua脚本功能，在一个脚本中编写多条Redis命令，确保多条命令执行时的原子性
lua脚本是用Lua是一种编程语言，我们只要会用基础的操作就可以了
再次改进Redis的分布式锁：
需求：基于Lua脚本实现分布式锁的释放锁逻辑
释放锁的逻辑改变
private static final DefaultRedisScript UNLOCK_SCRIPT ;
static {
UNLOCK_SCRIPT =new DefaultRedisScript<>();
//设置脚本的路径，就在resource目录下直接名字就可以
UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));
//设置返回值类型
UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@Override
public void unlock() {
//调用lua脚本
stringRedisTemplate.execute(
UNLOCK_SCRIPT,
//要传入集合所以要转一下
Collections.singletonList(KEY_PREFIX+name),
ID_PREFIX+Thread.currentThread().getId());
} lua脚本
-- 比较线程标示与锁中的标示是否一致
if (redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
--释放锁 del key
return redis.call('del',KEYS[1])
end
return 07、setnx实现分布式锁存在问题
不可重入：线程1先调用A获得锁，又要调用B方法，需要获取同一把锁，如果锁是不可重入的，方法A又没有释放锁，这个时候就会出现死锁问题。
不可重试：我们之前的是没有拿掉锁立刻失败返回false，我们有时候需要这个锁被别人获取拿不到，我们就等等，如果最后成功了我们再执行业务。
超时释放：太短的话可能没执行完业务就放，太长可能出问题了等待时间较长
主从一致性：redis主从之间同步是存在延迟的，线程1在主节点获得了锁，尚未同步给从节点的时候，突然主节点宕机，但是替换的从节点没有锁的，这个时候其他线程都可以拿到锁了。但是这种情况概率比较低，主从的延迟是极低的。
要解决上面这些问题就非常麻烦了，所以我们要借助成熟的框架Redisson
三、Redisson
Redisson是Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格。不仅提供了一系列分布式java常用对象，还提供了许多分布式服务，其中就包含了分布式锁的实现。
1、Redisson快速入门
（1）引入Redisson依赖
（2）配置Redisson客户端
（3）使用Redisson的分布式锁
2、Redisson可重入锁原理
我们自己实现的分布所锁不能可重入，为什么redisson的可以呢，底层怎么实现呢？
如图，他底层锁的是用的redis的hash结构，因为还要存个进入锁的次数，key是之前业务名称，value分别是线程的唯一标识和进入锁的次数
当每次进入就判断线程是不是之前的线程并让统计数+1，执行完业务就让统计次数-1，如果统计数为0，说明要释放锁了。
因为操作很多，所有我们要保证原子性必须用lua脚本来写
获得锁的lua脚本
释放锁的lua脚本
3、Redisson可重试原理
他底层在拿不到锁的时候并没有直接结束，而是订阅别人释放锁的信号。
在源码lua中每当有锁释放的时候都会发出异步消息告诉别人已经释放锁了。
所有有人真的释放锁应该会发消息过来，我们收到消息再重试。
这个等待多久时间是我们设置的最大等待时间，等到最大剩余时间结束了还没拿到锁，那就取消订阅返回false。这种是等待释放了再尝试，不是一直尝试减少了cpu的消耗
4、Redisson解决超时问题
利用看门狗机制，就是在获取成功之后，开启一个看门狗的定时任务，每隔一段时间就会重置锁的超时时间。
5、Redission主从一致性问题
主从分离，主节点来写操作，从节点来读操作，为了保证数据一致性，所有要进行主从同步
但是主从同步会有一定的延迟，可能就会产生问题
如果主节点修改完之后还没来得及同步瞬间挂了，这就是产生了主从一致性问题
redission的解决策略就很简单，直接开三台redis同时来写和读，把3台redis的锁合在一起做连锁，也可以3台机器都做主从分离也可以不建立。
四、总结
