浅谈分布式锁

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前言

最近学习了分布式锁，本篇来记录一下

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一、分布式锁？

火车站售票的案例，几乎每个学过线程的人都知道，在单体项目中。如果不对某些共享资源加锁，在并发场景下，会出现超卖，或者一张票多次出售的情况。一般我们的解决方案是通过加synchronized关键字来实现锁，或者使用reentrantlock来避免这种情况的发生。

然而，在分布式架构下，一个售票功能可能由多台服务器承载，那么上边说的两种锁都是基于tomcat实现的，我们知道，一个tomcat中的锁无论如何都不可能影响到另外一台服务器中的线程，所以当分布式架构下，遇到相同问题时，显然使用老办法是行不通的。必须引入另外一种概念，即：分布式锁

分布式锁：

首先我们需要考虑的问题是，分布式锁必须要实现的就是分布式架构下，多台服务器之间的数据一致性，这样我们不得不联想到Redis，分布式架构下，Redis可以做到多台服务器之间的数据同步，那么我们可以利用这一特性实现分布式锁。

二、实现思路

1.存储一个唯一的键

我们可以在关键代码块（售卖）之前，先将一个同名Key存入Redis中，代表当前线程获得了锁，当下一个线程进来时，先判断Key是否存在？存在则获取锁失败，需要等待线程一执行完毕并使用del命令删除key来释放锁，不存在则证明当前没有线程执行关键代码块，则存一个Key，然后执行。

需要注意的是：此时可能会出现一个问题，假设当第一个线程执行到一半时，出现了异常，由于我们加锁的这个过程是非原子性的，可能会导致该线程直接G掉，无法释放当前锁，那么后续线程就会陷入无休止的自旋等待，即死锁，怎么解决这个问题呢？

2.使用setnx

Redis的sennx命令有一个可以设置过期时间的机制，这种机制可以帮我们解决当线程G掉之后无法释放持有锁的情况，当线程执行时间超过我们预设置的时间后，自动释放锁，来避免死锁的情况

Redis 2.6.12 之后 Redis 支持 nx 和 ex 操作是同一原子操作。
但是这样我们并不是高枕无忧

想象一下，假设现在A线程获取到了锁并执行，key设置的过期时间是30秒，但是由于网络波动，导致线程A执行的时间超过了30秒，此时key自动失效，即锁被释放，此时一直在外等着的线程B进来了，自动设置了key，但是此时A恰好执行完毕，结果将B的锁删除了，当线程C看到Redis中已经没了key，那么它会直接进入执行，这样还是会产生不可预期的事件，显然是不合适的。

那么这个问题怎么解决？

3.给键设置唯一值

解决办法就是，当线程获取锁的时候（给Redis中存key），同步设置一个唯一的value值，推荐使用uuid，当线程A执行完之后,会根据value值判断当前的锁是不是自己的锁，再进行删除操作。

4.因为超时导致的并发执行

上边我们说到当key的时间设置固定30秒时，当网络波动造成线程A没有执行完毕，此时锁自动释放，导致B获得了锁，A和B发生并发执行，显然这种情况不符合我们的需求，那么怎么去解决这种问题？

一般有两种解决办法：

• 设置足够长的过期时间，但是这种方法显然不太合理，因为线程并发不可能一直等待，这样的效率十分的低下。
• 第二种方法，使用Redission

4.Redission

Redisson是一个基于NIO的Netty框架的企业级的开源Redis Client，也提供了分布式锁的支持，Redisson 是架设在 Redis 基础上的一个 Java 驻内存数据网格框架, 充分利用 Redis 键值数据库提供的一系列优势, 基于 Java 实用工具包中常用接口, 为使用者提供了 一系列具有分布式特性的常用工具类.

使用Redission的优点在于：
Redisson 的宗旨是促进使用者对 Redis 的关注分离，从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

Redission中有一个watchdog的概念，翻译过来就是看门狗，它会在你获取锁之后，每隔10秒帮你把key的超时时间设为30s，这样的话，就算一直持有锁也不会出现key过期了，也解决了其他线程获取到锁的问题了。

redisson的“看门狗”逻辑保证了没有死锁发生，如果机器宕机了，看门狗也就没了。此时就不会延长key的过期时间，到了30s之后就会自动过期了，其他线程可以获取到锁

5.代码实现

引入依赖：

<dependency>
    <groupId>org.redissongroupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starterartifactId>
    <version>3.16.7version>
dependency>

添加配置类：

package com.lzl.config;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RedissonConfig {

    @Bean
    public RedissonClient redissonClient(){
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379").setDatabase(0);
        RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);

        return redissonClient;
    }
}

模拟业务代码：

package com.lzl.controller;

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("secondKill")
public class SecondKillController {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    //模拟减库存的案例
    @RequestMapping("stock")
    public String stock(){
        //以商品的id作为key，手动去redis中添加数量
        String stockKey = "product001";

        //获取锁对象
        RLock rLock = redissonClient.getLock("lockKey");

        try {
            //加锁
            rLock.lock();
            //boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)
            //lock(long leaseTime, TimeUnit unit)

            //获取库存数量
            String product001 = stringRedisTemplate.opsForValue().get(stockKey);
            //转为Integer类型
            Integer product001Stock = Integer.parseInt(product001);

            //判断
            if(product001Stock > 0){
                //在原来库存的基础上减 1 ，获取真实的库存
                int realProduct001Stock = product001Stock -1;
                //重新再设置一下库存
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(stockKey,realProduct001Stock+"");
                //提示语句
                System.out.println("下单成功，库存量剩余："+ realProduct001Stock);
            }else{
                //提示语句
                System.out.println("下单失败，当前商品卖完了");
            }
            
            //测试锁续命，去redis中查询名为："lockKey" 的key的过期时间
            //Thread.sleep(30000);

        }catch (Exception e){
            //处理异常
        }finally {
            //释放锁
            rLock.unlock();
        }


        return "success";
    }
}

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总结

本篇记录一下分布式锁的场景