分布式进阶：Springboot自定义注解优雅的实现Redisson分布式锁

一、前言

在这个微服务多节点、多线程的环境中，多个任务可能会同时竞争访问共享资源，从而导致数据错误和不一致。一般的JVM层面的加锁显然无法满足多个节点的情况！分布式锁就出现了，在redis官网推荐Java使用Redisson去实现分布式锁！

之前写过一篇Redisson源码解析的，有兴趣的可以看看：

Springboot基于Redisson实现Redis分布式可重入锁【案例到源码分析】

这是基本api调用，今天我们使用自定义注解来完成，一劳永逸，减少出错！

二、Redisson简介

Redisson是一个用于Java应用程序的开源的、基于Redis的分布式和高性能数据结构服务库。它提供了一系列的分布式对象和服务，帮助开发人员更轻松地在分布式环境中使用Java编程语言。
Redisson通过封装Redis的功能，使得开发者能够更方便地利用分布式特性，同时提供了许多额外的功能和工具。

比setnx简单的加锁机制，Redisson会提供更完善的加锁机制，比如：

到期方法没有执行完成，引入看门狗机制自动续期，内部使用Lua脚本保证原子性！

提供众多的锁：

1. 可重入锁（Reentrant Lock）
2. 公平锁（Fair Lock）
3. 联锁（MultiLock）
4. 红锁（RedLock）
5. 读写锁（ReadWriteLock）

对于今天的注解形式，只能实现可重入锁、公平锁两种形式，不过也满足大部分业务场景！

今天以实战为主，这些信息可以去官网看一下详细的文档：

Redisson文档

三、实战

1. 导入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
<dependency>
    <groupId>org.redissongroupId>
    <artifactId>redissonartifactId>
    <version>3.12.0version>
dependency>

2. 配置文件

server:
  port: 8087
spring:
  redis:
    password: 123456
    # 一定要加redis://
    address: redis://127.0.0.1:6379
  datasource:
    #使用阿里的Druid
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test?serverTimezone=UTC
    username: root
    password:

3. RedissonClient配置

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2022/2/9 9:57
 */
@Configuration
public class MyRedissonConfig {

    @Value("${spring.redis.password}")
    private String password;
    @Value("${spring.redis.address}")
    private String address;

    /**
     * 所有对redisson的使用都是通过RedissonClient来操作的
     * @return
     */
    @Bean(destroyMethod="shutdown")
    public RedissonClient redissonClient(){
        // 1. 创建配置
        Config config = new Config();
        // 一定要加redis://
        config.useSingleServer().setAddress(address);
        config.useSingleServer().setPassword(password);
        // 2. 根据config创建出redissonClient实例
        RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
        return redissonClient;
    }
}

4. Redis序列化配置

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2022/11/17 15:20
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    @SuppressWarnings(value = { "unchecked", "rawtypes" })
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory)
    {
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);
        Jackson2JsonRedisSerializer serializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);

        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(serializer);

        // Hash的key也采用StringRedisSerializer的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setHashValueSerializer(serializer);

        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
}

5. 自定义注解

我们自定义注解，key支持el表达式！
这里的参数可以在加一个key的前缀或者锁的类型，根据类型判断：可重入锁（RLock getLock(String name)）、公平锁（RLock getFairLock(String name);）这两种的加锁！
等待锁超时时间、自动解锁时间、时间单位这是可选择的，大家按需，需要看门狗的有的就不需要，现在是有两种加锁机制，后面也是看大家的选择！

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/8/30 10:45
 */
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
@Documented
public @interface RedisLock {

    /**
     * 分布式锁的 key，必须：请保持唯一性，支持 spring el表达式
     *
     */
    String value();

    /**
     * 等待锁超时时间，默认30
     *
     */
    long waitTime() default 30;

    /**
     * 自动解锁时间，自动解锁时间一定得大于方法执行时间，否则会导致锁提前释放，默认100（根据场景配置）
     * 对时间没有把握可以使用默认的看门狗会自动续期
     */
    long leaseTime() default 100;

    /**
     * 时间单位，默认为秒
     *
     */
    TimeUnit timeUnit() default TimeUnit.SECONDS;
}

6. 定义切片

现在有两种加锁方式，我们来详细说一下区别，大家按需选择：

lock.tryLock()：

这是一个非阻塞的方法。如果获取锁成功，会立即返回 true，如果获取锁失败，会立即返回 false。

当然你可以添加等待时间，超过这个时间仍然没有获取到锁才会返回false。
tryLock(long time, TimeUnit unit)
tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)

如果你想尝试获取锁，但不希望在获取失败时被阻塞，可以使用这个方法。

这个方法通常用于获取锁后执行一个短时间的任务，避免长时间的等待。

lock.lock()：

这是一个阻塞的方法，如果获取锁失败，它会阻塞当前线程，直到获取到锁或超时。因此要确保你的锁的使用不会导致长时间的等待，避免影响系统性能。

也可以添加锁的过期时间，一旦获取锁成功，锁会在指定的时间后自动释放。如果在这段时间内任务未完成，锁会自动释放，避免长时间的占用。这个时间要考虑清除，如果执行时间不可控建议还是不要传过期时间，默认会有看门狗来自动续期，防止方法执行中锁被释放了！

lock(long leaseTime, TimeUnit unit)

如果你希望一定能够获取锁，而且不希望在获取失败时立即返回，可以使用这个方法。

这个方法通常用于获取锁后需要执行一个相对耗时的任务，以及希望避免锁被长时间占用而引发的问题。

小编这里建议使用第一种，有锁正在执行，应该返回信息给用户，不应该让用户长时间等待造成不好的影响！

如果是第一个方法，我们需要判断返回值，加锁失败返回给用户！异常大家可以专门定义一个加锁失败异常，小编这里就使用业务异常了！

/**
 * 分布式锁切片
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/8/31 9:28
 */
@Slf4j
@Aspect
@RequiredArgsConstructor
@Component
public class RedisLockAspect {

    private final RedissonClient redissonClient;
    private final SpelExpressionParser spelExpressionParser = new SpelExpressionParser();
    private final DefaultParameterNameDiscoverer parameterNameDiscoverer = new DefaultParameterNameDiscoverer();


    /**
     * 环绕切片
     */
    @Around("@annotation(redisLock)")
    public Object aroundRedisLock(ProceedingJoinPoint point, RedisLock redisLock) throws Throwable {
        log.info("=====请求来排队尝试获取锁=====");
        String value = redisLock.value();
        Assert.hasText(value, "@RedisLock key不能为空！");
        boolean el = redisLock.isEl();
        String lockKey;
        if (el) {
            lockKey = evaluateExpression(value, point);
        } else {
            lockKey = value;
        }
        log.info("========解析后的lockKey :{}", lockKey);
        long waitTime = redisLock.waitTime();
        long leaseTime = redisLock.leaseTime();
        TimeUnit timeUnit = redisLock.timeUnit();

        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
//        lock.tryLock(waitTime, leaseTime, timeUnit);
//        lock.lock(leaseTime, timeUnit);
//        lock.lock();
        boolean tryLock = lock.tryLock();
        if (!tryLock) {
            throw new ServiceException("锁被占用，请稍后提交！");
        }
        try {
            return point.proceed();
        } catch (Throwable throwable) {
            log.error("方法执行失败：", throwable.getMessage());
            throw throwable;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 解析el表达式
     * @param expression
     * @param point
     * @return
     */
    private String evaluateExpression(String expression, ProceedingJoinPoint point) {
        // 获取目标对象
        Object target = point.getTarget();
        // 获取方法参数
        Object[] args = point.getArgs();
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) point.getSignature();
        Method method = methodSignature.getMethod();

        EvaluationContext context = new MethodBasedEvaluationContext(target, method, args, parameterNameDiscoverer);
        Expression exp = spelExpressionParser.parseExpression(expression);
        return exp.getValue(context, String.class);
    }
}

7. 测试

我们测试一个el表达式的，模拟方法执行15s，方便我们测试！

@SneakyThrows
@RedisLock("#id")
@GetMapping("/listTest")
public Result listTest(@RequestParam("id") Long id){
    System.out.println("=====方法执行中");
    Thread.sleep(150000);
    System.out.println("=====方法执行完成");
    return Result.success("成功");
}

我们调用两次这个方法，看到控制台有报错信息，返回结果也是没有问题的！

四、总结

在本篇博客中，我们深入探讨了如何在Spring Boot应用中借助自定义注解来实现分布式锁，为分布式环境下的并发问题提供了优雅且高效的解决方案。
通过自定义注解，我们成功地将分布式锁的复杂逻辑进行了封装，使得在业务代码中只需简单地使用注解，便能实现分布式锁的获取和释放。这不仅让代码更具可读性，还提升了开发效率，让开发人员能够更专注于业务逻辑的实现。

相信大家已经能够对Spring Boot中使用自定义注解实现分布式锁有一个清晰的理解，加锁的方式大家可以按需选择！

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