关于SpringBoot 使用 Redis 分布式锁解决并发问题


Posted in Redis onNovember 17, 2021

问题背景

现在的应用程序架构中,很多服务都是多副本运行,从而保证服务的稳定性。一个服务实例挂了,其他服务依旧可以接收请求。但是服务的多副本运行随之也会引来一些分布式问题,比如某个接口的处理逻辑是这样的:接收到请求后,先查询 DB 看是否有相关的数据,如果没有则插入数据,如果有则更新数据。在这种场景下如果相同的 N 个请求并发发到后端服务实例,就会出现重复插入数据的情况:

关于SpringBoot 使用 Redis 分布式锁解决并发问题

解决方案

针对上面问题,一般的解决方案是使用分布式锁来解决。同一个进程内的话用本进程内的锁即可解决,但是服务多实例部署的话是分布式的,各自进程独立,这种情况下可以设置一个全局获取锁的地方,各个进程都可以通过某种方式获取这个全局锁,获得到锁后就可以执行相关业务逻辑代码,没有拿到锁则跳过不执行,这个全局锁就是我们所说的分布式锁。分布式锁一般有三种实现方式:1. 数据库乐观锁;2. 基于Redis的分布式锁;3. 基于ZooKeeper的分布式锁。

我们这里介绍如何基于 Redis 的分布式锁来解决分布式并发问题:Redis 充当获取全局锁的地方,每个实例在接收到请求的时候首先从 Redis 获取锁,获取到锁后执行业务逻辑代码,没争抢到锁则放弃执行。

关于SpringBoot 使用 Redis 分布式锁解决并发问题

主要实现原理:

Redis 锁主要利用 Redis 的 setnx 命令:

加锁命令:SETNX key value,当键不存在时,对键进行设置操作并返回成功,否则返回失败。KEY 是锁的唯一标识,一般按业务来决定命名。Value 一般用 UUID 标识,确保锁不被误解。

解锁命令:DEL key,通过删除键值对释放锁,以便其他线程可以通过 SETNX 命令来获取锁。

锁超时:EXPIRE key timeout, 设置 key 的超时时间,以保证即使锁没有被显式释放,锁也可以在一定时间后自动释放,避免资源被永远锁住。

可靠性:

为了确保分布式锁可用,我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件:

  • 互斥性。在任意时刻,保证只有一台机器的一个线程可以持有锁;
  • 不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁,也能保证后续其他客户端能加锁;
  • 具备非阻塞性。一旦获取不到锁就立刻返回加锁失败;
  • 加锁和解锁必须是同一个客户端,客户端自己不能把别人加的锁给解了;

SpringBoot 集成使用 Redis 分布式锁

写了一个 RedisLock 工具类,用于业务逻辑执行前加锁和业务逻辑执行完解锁操作。这里的加锁操作可能实现的不是很完善,有加锁和锁过期两个操作原子性问题,如果 SpringBoot 版本是2.x的话是可以用注释中的代码在加锁的时候同时设置锁过期时间,如果 SpringBoot 版本是2.x以下的话建议使用 Lua 脚本来确保操作的原子性,这里为了简单就先这样写:

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @description: Redis分布式锁实现工具类
 * @author: qianghaohao
 * @time: 2021/7/19
 */
@Component
public class RedisLock {
    @Autowired
    StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 获取锁
     *
     * @param lockKey    锁
     * @param identity   身份标识(保证锁不会被其他人释放)
     * @param expireTime 锁的过期时间(单位:秒)
     * @return
     */
    public boolean lock(String lockKey, String identity, long expireTime) {
        // 由于我们目前 springboot 版本比较低,1.5.9,因此还不支持下面这种写法
        // return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity)) {
            redisTemplate.expire(lockKey, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 释放锁
     *
     * @param lockKey  锁
     * @param identity 身份标识(保证锁不会被其他人释放)
     * @return
     */
    public boolean releaseLock(String lockKey, String identity) {
        String luaScript = "if " +
                "  redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] " +
                "then " +
                "  return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else " +
                "  return 0 " +
                "end";
        DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setResultType(Boolean.class);
        redisScript.setScriptText(luaScript);
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        keys.add(lockKey);
        Object result = redisTemplate.execute(redisScript, keys, identity);
        return (boolean) result;
    }
}

使用示例

这里只贴出关键的使用代码,注意:锁的 key 根据自己的业务逻辑命名,能唯一标示同一个请求即可。value 这里设置为 UUID,为了确保释放锁的时候能正确释放(只释放自己加的锁)。

@Autowired
private RedisLock redisLock;  // redis 分布式锁
String redisLockKey = String.format("%s:docker-image:%s", REDIS_LOCK_PREFIX, imageVo.getImageRepository());
        String redisLockValue = UUID.randomUUID().toString();
        try {
            if (!redisLock.lock(redisLockKey, redisLockValue, REDIS_LOCK_TIMEOUT)) {
                logger.info("redisLockKey [" + redisLockKey + "] 已存在,不执行镜像插入和更新");
                result.setMessage("新建镜像频繁,稍后重试,锁占用");
                return result;
            }
            ... // 执行业务逻辑
       catch (Execpion e) {
            ... // 异常处理
       } finally {  // 释放锁
            if (!redisLock.releaseLock(redisLockKey, redisLockValue)) {
                logger.error("释放redis锁 [" + redisLockKey + "] 失败);
            } else {
                logger.error("释放redis锁 [" + redisLockKey + "] 成功");
            }
        }

参考文档

https://www.jianshu.com/p/6c2f85e2c586
https://xiaomi-info.github.io/2019/12/17/redis-distributed-lock/

到此这篇关于SpringBoot 使用 Redis 分布式锁解决并发问题的文章就介绍到这了,更多相关SpringBoot Redis 分布式锁内容请搜索三水点靠木以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持三水点靠木!

Redis 相关文章推荐
Redis高级数据类型Hyperloglog、Bitmap的使用
May 24 Redis
redis使用不当导致应用卡死bug的过程解析
Jul 01 Redis
Redis源码阅读:Redis字符串SDS详解
Jul 15 Redis
Redis中一个String类型引发的惨案
Jul 25 Redis
redis击穿 雪崩 穿透超详细解决方案梳理
Mar 17 Redis
Redis 操作多个数据库的配置的方法实现
Mar 23 Redis
Redis如何使用乐观锁(CAS)保证数据一致性
Mar 25 Redis
Redis分布式锁的7种实现
Apr 01 Redis
redis复制有可能碰到的问题汇总
Apr 03 Redis
Redis 限流器
May 15 Redis
Redis基本数据类型Set常用操作命令
Jun 01 Redis
redis lua限流算法实现示例
Jul 15 Redis
Redis Stream类型的使用详解
Redis 持久化 RDB 与 AOF的执行过程
Redis模仿手机验证码发送的实现示例
redis中lua脚本使用教程
Redis高并发防止秒杀超卖实战源码解决方案
Redis的字符串是如何实现的
SpringBoot集成Redis的思路详解
You might like
DC动画电影《黑暗正义联盟》曝预告 5月5日上线数字平台
2020/04/09 欧美动漫
通过对服务器端特性的配置加强php的安全
2006/10/09 PHP
snoopy 强大的PHP采集类使用实例代码
2010/12/09 PHP
通过curl模拟post和get方式提交的表单类
2014/04/23 PHP
浅谈php提交form表单
2015/07/01 PHP
浅析PHP反序列化中过滤函数使用不当导致的对象注入问题
2020/02/15 PHP
在textarea中显示html页面的javascript代码
2007/04/20 Javascript
JavaScript修改css样式style
2008/04/15 Javascript
jquery跟js初始化加载的多种方法及区别介绍
2014/04/02 Javascript
标题过长使用javascript按字节截取字符串
2014/04/24 Javascript
jquery制作漂亮的弹出层提示消息特效
2014/12/23 Javascript
JS实现很实用的对联广告代码(可自适应高度)
2015/09/18 Javascript
Java遍历集合方法分析(实现原理、算法性能、适用场合)
2016/04/25 Javascript
jQuery学习笔记——jqGrid的使用记录(实现分页、搜索功能)
2016/11/09 Javascript
jquery-mobile表单的创建方法详解
2016/11/23 Javascript
手机端js和html5刮刮卡效果
2020/09/29 Javascript
BootStrap 表单控件之单选按钮水平排列
2017/05/23 Javascript
浅谈angular2子组件的事件传递(任意组件事件传递)
2018/09/30 Javascript
新手快速上手webpack4打包工具的使用详解
2019/01/28 Javascript
[36:52]DOTA2真视界:基辅特锦赛总决赛
2017/05/21 DOTA
浅谈Python中的私有变量
2018/02/28 Python
Python中常用的8种字符串操作方法
2019/05/06 Python
使用python实现数组、链表、队列、栈的方法
2019/12/20 Python
详解如何在pyqt中通过OpenCV实现对窗口的透视变换
2020/09/20 Python
美国知名的隐形眼镜电商:Contacts America
2019/11/19 全球购物
给老师的检讨书
2014/02/11 职场文书
《大海那边》教学反思
2014/04/09 职场文书
仲裁协议书
2014/09/26 职场文书
写给纪委的违纪检讨书
2015/05/05 职场文书
创业计划书之酒店
2019/08/30 职场文书
导游词之山西祁县乔家大院
2019/10/14 职场文书
pytorch显存一直变大的解决方案
2021/04/08 Python
vue中利用mqtt服务端实现即时通讯的步骤记录
2021/07/01 Vue.js
聊聊Lombok中的@Builder注解使用教程
2021/11/17 Java/Android
mongoDB数据库索引快速入门指南
2022/03/23 MongoDB
vue实现省市区联动 element-china-area-data插件
2022/04/22 Vue.js