Redis分布式锁注解(Java实现)

目录

  • Redis分布式锁注解
    • 前言:为什么使用Redis分布式锁
    • 加锁的基本流程
    • 问题与解决
    • 分布式锁注解实现代码
      • 注解类
      • 切面类
      • Redis操作模板类
    • 如何使用
    • 未实现问题

Redis分布式锁注解

前言:为什么使用Redis分布式锁

在项目中遇到了插入重复数据的问题,为了防止并发造成重复数据的插入,故使用加锁,而传统的加锁是单机锁并不适用分布式项目,故采用Redis分布式锁。

加锁的基本流程

步骤 线程一操作 线程二操作
第一步 获取锁 获取锁
第二步 获取到锁,执行业务代码 获取不到锁,等待/返回失败
第三步 释放锁 …………

问题与解决

  1. 对Redis的操作为了保证原子性,需使用LUA脚本方式。
  2. 加锁与解锁需设置唯一的key,防止释放别人的锁。
  3. 避免程序业务逻辑异常,宕机等情况造成未手动释放锁,出现死锁,故需设置锁过期时间。
  4. 防止业务代码执行时间过长,锁提前释放,造成并发问题,故采用锁续期的方式,在业务代码执行中锁未过期之前,进行续期,保证业务代码执行完毕,锁正常释放。
  5. 锁续期使用到延时器,经对比Timer、ScheduledExecutorService、DelayQueue、SpringScheduled、HashedWheelTimer、Quartz、Xxl-job,最后采用Netty的工具类时间轮算法实现的HashedWheelTimer(Redission内部用此实现),优势:单线程节约资源,时间复杂度低O(1),可以动态添加定时延时任务。

分布式锁注解实现代码

注解类

RepeatSubmit

/**
 * @author :xxx
 * @date :Created in 2023/5/23
 * @description: 重复提交注解
 * @version: 1.0.0
 */
@Target(value = {ElementType.METHOD})
@Retention(value = RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RepeatSubmit {

    /**
     * 间隔时间(ms),小于此时间视为重复提交(设置间隔时间应大于业务执行时间,默认12000ms)
     */
    long interval() default 12000;

    /**
     * 提示消息
     */
    String message() default "不允许重复提交,请稍候再试";

    /**
     * 支持自定义key后缀
     */
    String key() default "";

    /**
     * 开启锁续期,默认开启(锁续期是为了防止代码时间执行>锁过期时间,锁提前过期,造成并发)
     */
    boolean watchLog() default true;

}

切面类

RepeatSubmitAspect

/**
 * @author xxx
 * @version 1.0
 * @description: 重复提交切面类(适用于防止重复点击造成并发的接口,使用redis锁实现)
 * @date 2023/5/23
 */
@Component
@Aspect
@Slf4j
public class RepeatSubmitAspect {

    private final RedisLockTemplate redisLockTemplate;

    public RepeatSubmitAspect(RedisLockTemplate redisLockTemplate) {
        this.redisLockTemplate = redisLockTemplate;
    }
	
    @Pointcut("@annotation(RepeatSubmit注解的全限定名)")
    private void repeatSubmit() {}

    @Around("repeatSubmit()")
    public Object repeatSubmitAspectAround(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        RepeatSubmit repeatSubmit = method.getAnnotation(RepeatSubmit.class);
        String key = redisLockTemplate.buildKey(method, repeatSubmit);
        // 返回结果
        Object result = null;
        // 是否获取到锁标志
        Boolean getLock = false;

        try {
            // 加锁
            getLock = redisLockTemplate.getLock(key, repeatSubmit.interval());
            if (getLock) {
                log.info("{}:成功获取[{}]锁", Thread.currentThread().getName(), key);
                // 是否开启锁续期
                if(repeatSubmit.watchLog()) {
                    // 开启锁续期(进行redis锁续期,防止锁提前过期(业务执行时间>锁过期时间)产生的并发问题)
                    log.info("{}:[{}]开启锁续期", Thread.currentThread().getName(), key);
                    // 锁续期次数初始化
                    AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
                    redisLockTemplate.watchdog(key, repeatSubmit.interval(), count);
                }
                // 开始执行业务代码
                result = point.proceed();
                log.info("业务代码执行完毕");
            }
        } catch (Exception e) {
            // 捕获异常处理……
        } finally {
            if (getLock) {
                // 如果获取锁,则释放锁
                redisLockTemplate.releaseLock(key);
                log.info("{}:成功释放[{}]锁", Thread.currentThread().getName(), key);
            } else {
                // 未获取到锁
                log.info("{}:未获取[{}]锁", Thread.currentThread().getName(), key);
                // 未获取到锁后续处理……
            }
        }
        // 返回结果
        return result;
    }

}

Redis操作模板类

RedisLockTemplate

/**
 * @author xxx
 * @version 1.0
 * @description: redis锁模板类
 * @date 2023/5/23
 */
@Slf4j
@Component
public class RedisLockTemplate {

    @Resource(name = "实现数据序列化的redisTemplate名称")
    private RedisTemplate redisTemplate;

    private static final String DEFAULT_KEY_PREFIX = "自定义前缀名称:repeatsubmit:";

    /**
     * 定时器
     */
    private HashedWheelTimer timer = new HashedWheelTimer(ThreadFactoryBuilder.create().setNamePrefix("锁续期线程-").build());

    /**
     * 锁续期lua脚本
     */
    String luaScript = "if (redis.call('exists',KEYS[1]) == 1) then redis.call('pexpire',KEYS[1], ARGV[1]) return 1 end return 0";

    DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript(luaScript, Boolean.class);

    /**
     *  加锁
     **/
    public Boolean getLock(String key, long expire){
        // 设置锁value值
        long value = System.currentTimeMillis() + expire;
        // 判断不存在则设置锁返回true,存在则返回false(设置过期时间为了防止业务出问题宕机等问题造成死锁)
        Boolean lockStatus = this.redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value, Duration.ofMillis(expire));
        return lockStatus;
    }

    /**
     *  释放锁
     **/
    public Boolean releaseLock(String key){
        // 存在key删除返回true,否则返回false
        String luaScript = "if redis.call('exists', KEYS[1]) > 0 then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        RedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Boolean.class);
        Boolean releaseStatus = (Boolean) this.redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key));
        return releaseStatus;
    }

    /**
     * 构建key
     * @param method
     * @param repeatSubmit
     * @return
     */
    public String buildKey(Method method, RepeatSubmit repeatSubmit) {
        // 使用包类方法名
        StringBuilder sb = new StringBuilder(DEFAULT_KEY_PREFIX);
        sb.append(method.getDeclaringClass().getName()).append(".").append(method.getName());
        // 拼接用户Id
        Long currentUserId = 获取登录用户id的方法;
        sb.append(":" + currentUserId);
        // 获取用户定义的key后缀
        String suffixkey = repeatSubmit.key();
        if (!StringUtils.isEmpty(suffixkey)) {
            sb.append(":" + suffixkey);
        }
        return sb.toString();
    }

    public void watchdog(String key, long time, AtomicInteger count) {
        timer.newTimeout(
            timerTask -> {
                try {
                    // 赋值执行脚本
                    Boolean execute = (Boolean) redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key), Long.valueOf(time));
                    if (execute) {
                        log.info("{}:[{}]锁续期第{}次,", Thread.currentThread().getName(), key, count.incrementAndGet());
                        watchdog(key, time, count);
                    } else {
                        log.info("{}:[{}]锁已经正常释放,不进行锁续期", Thread.currentThread().getName(), key);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    log.info("{}:[{}]执行锁续期任务出错了,{}", Thread.currentThread().getName(), key, e.getMessage());
                }
            }, time / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

}

如何使用

在要使用的方法前加注解即可

// 例如
@RepeatSubmit
@RequestMapping("test")
public void test() {
    // 业务代码
}

未实现问题

未实现公平锁、可重入锁等操作,后续有完善优化空间……

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