Redis实现分布式锁的五种方法详解


Posted in Redis onJune 14, 2022

在单体应用中,如果我们对共享数据不进行加锁操作,会出现数据一致性问题,我们的解决办法通常是加锁。

在分布式架构中,我们同样会遇到数据共享操作问题,本文章使用Redis来解决分布式架构中的数据一致性问题。

1. 单机数据一致性

单机数据一致性架构如下图所示:多个可客户访问同一个服务器,连接同一个数据库。

Redis实现分布式锁的五种方法详解

场景描述:客户端模拟购买商品过程,在Redis中设定库存总数剩100,多个客户端同时并发购买。

Redis实现分布式锁的五种方法详解

@RestController
public class IndexController1 {

    @Autowired
    StringRedisTemplate template;

    @RequestMapping("/buy1")
    public String index(){
        // Redis中存有goods:001号商品,数量为100
        String result = template.opsForValue().get("goods:001");
        // 获取到剩余商品数
        int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
        if( total > 0 ){
            // 剩余商品数大于0 ,则进行扣减
            int realTotal = total -1;
            // 将商品数回写数据库
            template.opsForValue().set("goods:001",String.valueOf(realTotal));
            System.out.println("购买商品成功,库存还剩:"+realTotal +"件, 服务端口为8001");
            return "购买商品成功,库存还剩:"+realTotal +"件, 服务端口为8001";
        }else{
            System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
        }
        return "购买商品失败,服务端口为8001";
    }
}

使用Jmeter模拟高并发场景,测试结果如下:

Redis实现分布式锁的五种方法详解

测试结果出现多个用户购买同一商品,发生了数据不一致问题!

解决办法:单体应用的情况下,对并发的操作进行加锁操作,保证对数据的操作具有原子性

  • synchronized
  • ReentrantLock
@RestController
public class IndexController2 {
// 使用ReentrantLock锁解决单体应用的并发问题
Lock lock = new ReentrantLock();

@Autowired
StringRedisTemplate template;

@RequestMapping("/buy2")
public String index() {

    lock.lock();
    try {
        String result = template.opsForValue().get("goods:001");
        int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
        if (total > 0) {
            int realTotal = total - 1;
            template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
            System.out.println("购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001");
            return "购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001";
        } else {
            System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
        }
    } catch (Exception e) {
        lock.unlock();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    return "购买商品失败,服务端口为8001";
}
}

Redis实现分布式锁的五种方法详解

2. 分布式数据一致性

上面解决了单体应用的数据一致性问题,但如果是分布式架构部署呢,架构如下:

提供两个服务,端口分别为80018002,连接同一个Redis服务,在服务前面有一台Nginx作为负载均衡

Redis实现分布式锁的五种方法详解

两台服务代码相同,只是端口不同

80018002两个服务启动,每个服务依然用ReentrantLock加锁,用Jmeter做并发测试,发现会出现数据一致性问题!

Redis实现分布式锁的五种方法详解

3. Redis实现分布式锁

3.1 方式一

取消单机锁,下面使用redisset命令来实现分布式加锁

SET KEY VALUE [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

  • EX seconds 设置指定的到期时间(以秒为单位)
  • PX milliseconds 设置指定的到期时间(以毫秒为单位)
  • NX 仅在键不存在时设置键
  • XX 只有在键已存在时才设置
@RestController
public class IndexController4 {

    // Redis分布式锁的key
    public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";

    @Autowired
    StringRedisTemplate template;

    @RequestMapping("/buy4")
    public String index(){

        // 每个人进来先要进行加锁,key值为"good_lock",value随机生成
        String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        try{
            // 加锁
            Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value);
            // 加锁失败
            if(!flag){
                return "抢锁失败!";
            }
            System.out.println( value+ " 抢锁成功");
            String result = template.opsForValue().get("goods:001");
            int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
            if (total > 0) {
                int realTotal = total - 1;
                template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
                // 如果在抢到所之后,删除锁之前,发生了异常,锁就无法被释放,
                // 释放锁操作不能在此操作,要在finally处理
				// template.delete(REDIS_LOCK);
                System.out.println("购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001");
                return "购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001";
            } else {
                System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
            }
            return "购买商品失败,服务端口为8001";
        }finally {
            // 释放锁
            template.delete(REDIS_LOCK);
        }
    }
}

上面的代码,可以解决分布式架构中数据一致性问题。但再仔细想想,还是会有问题,下面进行改进。

3.2 方式二(改进方式一)

在上面的代码中,如果程序在运行期间,部署了微服务jar包的机器突然挂了,代码层面根本就没有走到finally代码块,也就是说在宕机前,锁并没有被删除掉,这样的话,就没办法保证解锁

所以,这里需要对这个key加一个过期时间,Redis中设置过期时间有两种方法:

  • template.expire(REDIS_LOCK,10, TimeUnit.SECONDS)
  • template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS)

第一种方法需要单独的一行代码,且并没有与加锁放在同一步操作,所以不具备原子性,也会出问题

第二种方法在加锁的同时就进行了设置过期时间,所有没有问题,这里采用这种方式

调整下代码,在加锁的同时,设置过期时间:

// 为key加一个过期时间,其余代码不变
Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK,value,10L,TimeUnit.SECONDS);

这种方式解决了因服务突然宕机而无法释放锁的问题。但再仔细想想,还是会有问题,下面进行改进。

3.3 方式三(改进方式二)

方式二设置了key的过期时间,解决了key无法删除的问题,但问题又来了

上面设置了key的过期时间为10秒,如果业务逻辑比较复杂,需要调用其他微服务,处理时间需要15秒(模拟场

景,别较真),而当10秒钟过去之后,这个key就过期了,其他请求就又可以设置这个key,此时如果耗时15

的请求处理完了,回来继续执行程序,就会把别人设置的key给删除了,这是个很严重的问题!

所以,谁上的锁,谁才能删除

@RestController
public class IndexController6 {

    public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";

    @Autowired
    StringRedisTemplate template;

    @RequestMapping("/buy6")
    public String index(){

        // 每个人进来先要进行加锁,key值为"good_lock"
        String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        try{
            // 为key加一个过期时间
            Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);

            // 加锁失败
            if(!flag){
                return "抢锁失败!";
            }
            System.out.println( value+ " 抢锁成功");
            String result = template.opsForValue().get("goods:001");
            int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
            if (total > 0) {
                // 如果在此处需要调用其他微服务,处理时间较长。。。
                int realTotal = total - 1;
                template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
                System.out.println("购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001");
                return "购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001";
            } else {
                System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
            }
            return "购买商品失败,服务端口为8001";
        }finally {
            // 谁加的锁,谁才能删除!!!!
            if(template.opsForValue().get(REDIS_LOCK).equals(value)){
                template.delete(REDIS_LOCK);
            }
        }
    }
}

这种方式解决了因服务处理时间太长而释放了别人锁的问题。这样就没问题了吗?

3.4 方式四(改进方式三)

在上面方式三下,规定了谁上的锁,谁才能删除,但finally快的判断和del删除操作不是原子操作,并发的时候也会出问题,并发嘛,就是要保证数据的一致性,保证数据的一致性,最好要保证对数据的操作具有原子性。

Redisset命令介绍中,最后推荐Lua脚本进行锁的删除,地址

@RestController
public class IndexController7 {

    public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";

    @Autowired
    StringRedisTemplate template;

    @RequestMapping("/buy7")
    public String index(){

        // 每个人进来先要进行加锁,key值为"good_lock"
        String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        try{
            // 为key加一个过期时间
            Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);
            // 加锁失败
            if(!flag){
                return "抢锁失败!";
            }
            System.out.println( value+ " 抢锁成功");
            String result = template.opsForValue().get("goods:001");
            int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
            if (total > 0) {
                // 如果在此处需要调用其他微服务,处理时间较长。。。
                int realTotal = total - 1;
                template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
                System.out.println("购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001");
                return "购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001";
            } else {
                System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
            }
            return "购买商品失败,服务端口为8001";
        }finally {
            // 谁加的锁,谁才能删除,使用Lua脚本,进行锁的删除

            Jedis jedis = null;
            try{
                jedis = RedisUtils.getJedis();

                String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] " +
                        "then " +
                        "return redis.call('del',KEYS[1]) " +
                        "else " +
                        "   return 0 " +
                        "end";

                Object eval = jedis.eval(script, Collections.singletonList(REDIS_LOCK), Collections.singletonList(value));
                if("1".equals(eval.toString())){
                    System.out.println("-----del redis lock ok....");
                }else{
                    System.out.println("-----del redis lock error ....");
                }
            }catch (Exception e){

            }finally {
                if(null != jedis){
                    jedis.close();
                }
            }
        }
    }
}

3.5 方式五(改进方式四)

在方式四下,规定了谁上的锁,谁才能删除,并且解决了删除操作没有原子性问题。但还没有考虑缓存续命,以及Redis集群部署下,异步复制造成的锁丢失:主节点没来得及把刚刚set进来这条数据给从节点,就挂了。所以直接上RedLockRedisson落地实现。

@RestController
public class IndexController8 {

    public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";

    @Autowired
    StringRedisTemplate template;

    @Autowired
    Redisson redisson;

    @RequestMapping("/buy8")
    public String index(){

        RLock lock = redisson.getLock(REDIS_LOCK);
        lock.lock();

        // 每个人进来先要进行加锁,key值为"good_lock"
        String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        try{
            String result = template.opsForValue().get("goods:001");
            int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
            if (total > 0) {
                // 如果在此处需要调用其他微服务,处理时间较长。。。
                int realTotal = total - 1;
                template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
                System.out.println("购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001");
                return "购买商品成功,库存还剩:" + realTotal + "件, 服务端口为8001";
            } else {
                System.out.println("购买商品失败,服务端口为8001");
            }
            return "购买商品失败,服务端口为8001";
        }finally {
            if(lock.isLocked() && lock.isHeldByCurrentThread()){
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

3.6 小结

分析问题的过程,也是解决问题的过程,也能锻炼自己编写代码时思考问题的方式和角度。

上述测试代码地址

以上就是Redis实现分布式锁的五种方法详解的详细内容,更多关于Redis分布式锁的资料请关注三水点靠木其它相关文章!


Tags in this post...

Redis 相关文章推荐
基于Redis过期事件实现订单超时取消
May 08 Redis
redis使用不当导致应用卡死bug的过程解析
Jul 01 Redis
在redisCluster中模糊获取key方式
Jul 09 Redis
使用redis生成唯一编号及原理示例详解
Sep 15 Redis
关于SpringBoot 使用 Redis 分布式锁解决并发问题
Nov 17 Redis
浅谈Redis跟MySQL的双写问题解决方案
Feb 24 Redis
解决redis批量删除key值的问题
Mar 23 Redis
Redis基本数据类型Set常用操作命令
Jun 01 Redis
Redis Lua脚本实现ip限流示例
Jul 15 Redis
python中使用redis用法详解
Dec 24 Redis
Redis配置外网可访问(redis远程连接不上)的方法
Dec 24 Redis
Redis实现短信验证码登录的示例代码
Jun 14 #Redis
Redis批量生成数据的实现
Jun 05 #Redis
Redis实现订单过期删除的方法步骤
Jun 05 #Redis
浅谈Redis缓冲区机制
Redis全局ID生成器的实现
Jun 05 #Redis
Redis keys命令的具体使用
Jun 05 #Redis
Redis入门基础常用操作命令整理
Jun 01 #Redis
You might like
php学习之变量的使用
2011/05/29 PHP
PHP CodeBase:将时间显示为"刚刚""n分钟/小时前"的方法详解
2013/06/06 PHP
PHP的PDO连接讲解
2019/01/24 PHP
Javascript实现的分页函数
2007/02/07 Javascript
清华大学出版的事半功倍系列 javascript全部源代码
2007/05/04 Javascript
jQuery AJAX回调函数this指向问题
2010/02/08 Javascript
javascript document.compatMode兼容性
2010/02/23 Javascript
jquery和javascript中如何将一元素的内容赋给另一元素
2014/01/09 Javascript
jQuery对下拉框,单选框,多选框的操作
2014/02/21 Javascript
JavaScript中的null和undefined区别介绍
2015/01/01 Javascript
Bootstrap表单布局
2016/07/19 Javascript
javascript匀速动画和缓冲动画详解
2016/10/20 Javascript
深入解析nodejs HTTP服务
2017/07/25 NodeJs
react-native ListView下拉刷新上拉加载实现代码
2017/08/03 Javascript
移动设备手势事件库Touch.js使用详解
2017/08/18 Javascript
Angularjs实现页面模板清除的方法
2018/07/20 Javascript
微信小程序使用npm包的方法步骤
2019/08/13 Javascript
微信小程序封装多张图片上传api代码实例
2019/12/30 Javascript
[01:31:02]TNC vs VG 2019国际邀请赛淘汰赛 胜者组赛BO3 第一场
2019/08/22 DOTA
推荐下python/ironpython:从入门到精通
2007/10/02 Python
Python获取当前时间的方法
2014/01/14 Python
python中的__slots__使用示例
2015/02/26 Python
Flask的图形化管理界面搭建框架Flask-Admin的使用教程
2016/06/13 Python
python安装cx_Oracle模块常见问题与解决方法
2017/02/21 Python
Python Numpy 数组的初始化和基本操作
2018/03/13 Python
Python3中的json模块使用详解
2018/05/05 Python
python: 自动安装缺失库文件的方法
2018/10/22 Python
pycharm配置git(图文教程)
2019/08/16 Python
pandas read_excel()和to_excel()函数解析
2019/09/19 Python
Flask之pipenv虚拟环境的实现
2019/11/26 Python
基于Python绘制个人足迹地图
2020/06/01 Python
HTML5 Blob 实现文件下载功能的示例代码
2019/11/29 HTML / CSS
Burt’s Bees英国官网:世界领先的天然个人护理品牌
2020/08/17 全球购物
《商鞅南门立木》教学反思
2014/02/16 职场文书
教师求职信
2014/06/17 职场文书
大学计划书范文800字
2014/08/14 职场文书