Redis：Redisson分布式锁的使用（推荐使用）
Redis：Redisson分布式锁的使用（生产环境下）（推荐使用）
关键词
- 基于NIO的Netty框架，生产环境使用分布式锁
- redisson加锁：lua脚本加锁（其他客户端自旋）
- 自动延时机制：启动watch dog，后台线程，每隔10秒检查一下客户端1还持有锁key，会不断的延长锁key的生存时间
- 可重入锁机制：第二个if判断 ，myLock :{“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”:2 }
- 释放锁：无锁直接返回；有锁不是我加的，返回；有锁是我加的，执行hincrby -1,当重入锁减完才执行del操作
- Redis使用同一个Lua解释器来执行所有命令，Redis保证以一种原子性的方式来执行脚本：当lua脚本在执行的时候，不会有其他脚本和命令同时执行，这种语义类似于 MULTI/EXEC。从别的客户端的视角来看，一个lua脚本要么不可见，要么已经执行完
一、 Redisson使用
Redisson是架设在Redis基础上的一个Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。
Redisson在基于NIO的Netty框架上，生产环境使用分布式锁。
加入jar包的依赖
<dependency>
<groupId>org.redissongroupId>
<artifactId>redissonartifactId>
<version>2.7.0version>
dependency>
配置Redisson
public class RedissonManager {
private static Config config = new Config();
//声明redisso对象
private static Redisson redisson = null;
//实例化redisson
static{
config.useClusterServers()
// 集群状态扫描间隔时间，单位是毫秒
.setScanInterval(2000)
//cluster方式至少6个节点(3主3从，3主做sharding，3从用来保证主宕机后可以高可用)
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6379" )
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6380")
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6381")
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6382")
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6383")
.addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6384");
//得到redisson对象
redisson = (Redisson) Redisson.create(config);
}
//获取redisson对象的方法
public static Redisson getRedisson(){
return redisson;
}
}
锁的获取和释放
public class DistributedRedisLock {
//从配置类中获取redisson对象
private static Redisson redisson = RedissonManager.getRedisson();
private static final String LOCK_TITLE = "redisLock_";
//加锁
public static boolean acquire(String lockName){
//声明key对象
String key = LOCK_TITLE + lockName;
//获取锁对象
RLock mylock = redisson.getLock(key);
//加锁，并且设置锁过期时间3秒，防止死锁的产生 uuid+threadId
mylock.lock(2,3,TimeUtil.SECOND);
//加锁成功
return true;
}
//锁的释放
public static void release(String lockName){
//必须是和加锁时的同一个key
String key = LOCK_TITLE + lockName;
//获取所对象
RLock mylock = redisson.getLock(key);
//释放锁（解锁）
mylock.unlock();
业务逻辑中使用分布式锁
public String discount() throws IOException{
String key = "lock001";
//加锁
DistributedRedisLock.acquire(key);
//执行具体业务逻辑
dosoming
//释放锁
DistributedRedisLock.release(key);
//返回结果
return soming;
}
二、Redisson分布式锁的实现原理
2.1 加锁机制
-
如果该客户端面对的是一个redis cluster集群，他首先会根据hash节点选择一台机器。
-
发送lua脚本到redis服务器上，脚本如下:
//exists',KEYS[1])==0 不存在，没锁
"if (redis.call('exists',KEYS[1])==0) then "+ --看有没有锁
// 命令：hset,1：第一回
"redis.call('hset',KEYS[1],ARGV[2],1) ; "+ --无锁 加锁
// 配置锁的生命周期
"redis.call('pexpire',KEYS[1],ARGV[1]) ; "+
"return nil; end ;" +
//可重入操作，判断是不是我加的锁
"if (redis.call('hexists',KEYS[1],ARGV[2]) ==1 ) then "+ --我加的锁
//hincrby 在原来的锁上加1
"redis.call('hincrby',KEYS[1],ARGV[2],1) ; "+ --重入锁
"redis.call('pexpire',KEYS[1],ARGV[1]) ; "+
"return nil; end ;" +
//否则，锁存在，返回锁的有效期，决定下次执行脚本时间
"return redis.call('pttl',KEYS[1]) ;" --不能加锁，返回锁的时间
lua的作用：保证这段复杂业务逻辑执行的原子性。
lua的解释：
- KEYS[1]) ： 加锁的key
- ARGV[1] ： key的生存时间，默认为30秒
- ARGV[2] ： 加锁的客户端ID (UUID.randomUUID()） + “:” + threadId)
第一段if判断语句，就是用“exists myLock”命令判断一下，如果你要加锁的那个锁key不存在的话，你就进行加锁。
如何加锁呢？很简单，用下面的命令：
- hset myLock
8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1 1
通过这个命令设置一个hash数据结构，这行命令执行后，会出现一个类似下面的数据结构：
- myLock :{“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”:1 }
上述就代表“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”这个客户端对“myLock”这个锁key完成了加锁。
接着会执行“pexpire myLock 30000”命令，设置myLock这个锁key的生存时间是30秒。
锁互斥机制
那么在这个时候，如果客户端2来尝试加锁，执行了同样的一段lua脚本，会咋样呢？
很简单，第一个if判断会执行“exists myLock”，发现myLock这个锁key已经存在了。
接着第二个if判断，判断一下，myLock锁key的hash数据结构中，是否包含客户端2的ID，但是明显不是的，因为那里包含的是客户端1的ID。
所以，客户端2会获取到pttl myLock返回的一个数字，这个数字代表了myLock这个锁key的剩余生存时间。比如还剩15000毫秒的生存时间。
此时客户端2会进入一个while循环，不停的尝试加锁。
自动延时机制
只要客户端1一旦加锁成功，就会启动一个watch dog看门狗，他是一个后台线程，会每隔10秒检查一下，如果客户端1还持有锁key，那么就会不断的延长锁key的生存时间。
可重入锁机制
第一个if判断 肯定不成立，“exists myLock”会显示锁key已经存在了。
第二个if判断 会成立，因为myLock的hash数据结构中包含的那个ID，就是客户端1的那个ID，也就是“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”
此时就会执行可重入加锁的逻辑，他会用：incrby myLock 8743c9c0-0795-4907-87fd-6c71a6b4586:1 1
通过这个命令，对客户端1的加锁次数，累加1。数据结构会变成：myLock :{“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”:2 }
2.2 释放锁机制
执行lua脚本如下：
# 如果key已经不存在，说明已经被解锁，直接发布（publish）redis消息（无锁，直接返回）
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
"return 1; " +
"end;" +
# key和field不匹配，说明当前客户端线程没有持有锁，不能主动解锁。 不是我加的锁 不能解锁 （有锁不是我加的，返回）
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
"return nil;" +
"end; " +
# 将value减1 （有锁是我加的，进行hincrby -1 ）
"local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3],-1); " +
# 如果counter>0说明锁在重入，不能删除key
"if (counter > 0) then " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
"return 0; " +
# 删除key并且publish 解锁消息
# 可重入锁减完了，进行del操作
"else " +
"redis.call('del', KEYS[1]); " + #删除锁
"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
"return 1; "+
"end; " +
"return nil;",
- – KEYS[1] ：需要加锁的key，这里需要是字符串类型。
- – KEYS[2] ：redis消息的ChannelName，一个分布式锁对应唯一的一个channelName: “redisson_lockchannel{” + getName() + “}”
- – ARGV[1] ：reids消息体，这里只需要一个字节的标记就可以，主要标记redis的key已经解锁，再结合 redis的Subscribe，能唤醒其他订阅解锁消息的客户端线程申请锁。
- – ARGV[2] ：锁的超时时间，防止死锁
- – ARGV[3] ：锁的唯一标识，也就是刚才介绍的 id（UUID.randomUUID()） + “:” + threadId
如果执行lock.unlock()，就可以释放分布式锁，此时的业务逻辑也是非常简单的。
其实说白了，就是每次都对myLock数据结构中的那个加锁次数减1。
如果发现加锁次数是0了，说明这个客户端已经不再持有锁了，此时就会用：
- “del myLock”命令，从redis里删除这个key。
- 然后呢，另外的客户端2就可以尝试完成加锁了。
分布式锁特性
- 互斥性
任意时刻，只能有一个客户端获取锁，不能同时有两个客户端获取到锁。 - 同一性
锁只能被持有该锁的客户端删除，不能由其它客户端删除。 - 可重入性
持有某个锁的客户端可继续对该锁加锁，实现锁的续租 - 容错性
锁失效后（超过生命周期）自动释放锁（key失效），其他客户端可以继续获得该锁，防止死锁
分布式锁的实际应用
- 数据并发竞争
利用分布式锁可以将处理串行化，前面已经讲过了。 - 防止库存超卖
订单1下单前会先查看库存，库存为10，所以下单5本可以成功；
订单2下单前会先查看库存，库存为10，所以下单8本可以成功；
订单1和订单2 同时操作，共下单13本，但库存只有10本，显然库存不够了，这种情况称为库存超卖。
可以采用分布式锁解决这个问题。
订单1和订单2都从Redis中获得分布式锁(setnx)，谁能获得锁谁进行下单操作，这样就把订单系统下单的顺序串行化了，就不会出现超卖的情况了。伪码如下：
//加锁并设置有效期
if(redis.lock("RDL",200)){
//判断库存
if (orderNum<getCount()){
//加锁成功 ,可以下单
order(5);
//释放锁
redis,unlock("RDL");
}
}
注意此种方法会降低处理效率，这样不适合秒杀的场景，秒杀可以使用CAS和Redis队列的方式。