深入理解redis分布式鎖

深入理解redis分布式鎖

哈嘍，大家好，我是指北君。
本篇文件我們來介紹如何Redis實現(xiàn)分布式鎖的演進過程，以及為什么不能直接用Setnx實現(xiàn)分布式鎖。

1、分布式鎖簡介

分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)不同進程共同訪問共享資源的一種鎖的實現(xiàn)。如果不同的系統(tǒng)或同一個系統(tǒng)的不同主機之間共享了某個臨界資源，往往需要互斥來防止彼此干擾，以保證一致性。

業(yè)界流行的分布式鎖實現(xiàn)，一般有這3種方式：

• 基于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的分布式鎖
• 基于Redis實現(xiàn)的分布式鎖
• 基于Zookeeper實現(xiàn)的分布式鎖

這里主要介紹如何通過 Redis 來實現(xiàn)分布式鎖。在介紹 Redis 分布式鎖之前，我們首先介紹一下實現(xiàn)Redis 分布式鎖的關鍵命令。

2、setnx

setnx key value

Setnx（SET if Not eXists） 命令在指定的 key 不存在時，為 key 設置指定的值。

設置成功，返回 1 。設置失敗，返回 0 。

PS：Redis 官方是不推薦基于 setnx 命令來實現(xiàn)分布式鎖的，因為會存在很多問題，

①、單點問題。比如：

• 1、客戶端A 從master拿到鎖lock01
• 2、master正要把lock01同步(Redis的主從同步通常是異步的）給slave時，突然宕機了，導致lock01沒同步給slave
• 3、主從切換，slave節(jié)點被晉級為master節(jié)點
• 4、客戶端B到master拿lock01照樣能拿到。這樣必將導致同一把鎖被多人使用。

②、鎖的高級用法，比如讀寫鎖、可重入鎖等等，setnx 都比較難實現(xiàn)。

這里先介紹基于 sentnx 實現(xiàn)的分布式鎖，后面會介紹官方推薦的基于 redisson 來實現(xiàn)分布式鎖。

3、Redis-分布式鎖-階段1

接到上文，查詢三級分類數(shù)據(jù)，如果我們部署了多個商品服務，然后多個線程同時去獲取三級分類數(shù)據(jù)，如果不加分布式鎖，就會導致，每一個部署的商品服務第一次查詢都會走 DB。

public Map< String, List< Catelog2Vo >> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關業(yè)務
        Map< String, List< Catelog2Vo >> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

4、Redis-分布式鎖-階段2

設置鎖自動過期

public Map< String, List< Catelog2Vo >> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關業(yè)務
        // 設置過期時間
        stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map< String, List< Catelog2Vo >> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

5、Redis-分布式鎖-階段3

setnx 命令和過期時間保證原子性。

public Map< String, List< Catelog2Vo >> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111",30,TimeUnit.SECONDS);

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關業(yè)務
        // 設置過期時間
        //stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map< String, List< Catelog2Vo >> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

6、Redis-分布式鎖-階段4

保證刪除的是自己的鎖。

public Map< String, List< Catelog2Vo >> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,30,TimeUnit.SECONDS);

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關業(yè)務 
        // 設置過期時間
        //stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map< String, List< Catelog2Vo >> dataFromDb = getDataFromDb();
        String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
        if(uuid.equals(lockValue)){
            stringRedisTemplate.delete("lock");
        }
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

7、Redis-分布式鎖-階段5

通過Lua腳本保證刪除鎖和判斷鎖兩個操作原子性

public Map< String, List< Catelog2Vo >> getCatelogJsonWithRedisLock(){
    // 一、獲取分布式鎖
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,30,TimeUnit.SECONDS);

    if (lock) {
        System.out.println("獲取分布式鎖成功...");
        Map< String, List< Catelog2Vo >> dataFromDb = null;
        try {
            //加鎖成功...執(zhí)行業(yè)務
            dataFromDb = getDataFromDb();
        } finally {
            String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";

            //刪除鎖
            stringRedisTemplate.execute(new DefaultRedisScript< Long >(script, Long.class), Arrays.asList("lock"), uuid);

        }
        //先去redis查詢下保證當前的鎖是自己的
        //獲取值對比，對比成功刪除=原子性 lua腳本解鎖
        // String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
        // if (uuid.equals(lockValue)) {
        //     //刪除我自己的鎖
        //     stringRedisTemplate.delete("lock");
        // }

        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

這也是分布式鎖的最終模式，需要保證兩個點：加鎖【設置鎖+過期時間】和刪除鎖【判斷+刪除】原子性。