基于redis实现分布式锁

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基于redis实现分布式锁

基本实现

借助于redis中的命令setnx(key, value),key不存在就新增,存在就什么都不做。同时有多个客户端发送setnx命令,只有一个客户端可以成功,返回1(true);其他的客户端返回0(false)。

  1. 多个客户端同时获取锁(setnx)
  2. 获取成功,执行业务逻辑,执行完成释放锁(del)
  3. 其他客户端等待重试

改造StockService方法:

java 复制代码
@Service
public class StockService {

    @Autowired
    private StockMapper stockMapper;

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    public void deduct() {
        // 加锁setnx
        Boolean lock = this.redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");
        // 重试:递归调用
        if (!lock){
            try {
                Thread.sleep(50);
                this.deduct();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } else {
            try {
                // 1. 查询库存信息
                String stock = redisTemplate.opsForValue().get("stock").toString();

                // 2. 判断库存是否充足
                if (stock != null && stock.length() != 0) {
                    Integer st = Integer.valueOf(stock);
                    if (st > 0) {
                        // 3.扣减库存
                        redisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(--st));
                    }
                }
            } finally {
                // 解锁
                this.redisTemplate.delete("lock");
            }
        }
    }
}

其中,加锁也可以使用循环:

java 复制代码
// 加锁,获取锁失败重试
while (!this.redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111")){
    try {
        Thread.sleep(40);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

解锁:

java 复制代码
// 释放锁
this.redisTemplate.delete("lock");

使用Jmeter压力测试如下:

防死锁

问题:setnx刚刚获取到锁,当前服务器宕机,导致del释放锁无法执行,进而导致锁无法锁无法释放(死锁)

解决:给锁设置过期时间,自动释放锁。

设置过期时间两种方式:

  1. 通过expire设置过期时间(缺乏原子性:如果在setnx和expire之间出现异常,锁也无法释放)
  2. 使用set指令设置过期时间:set key value ex 3 nx(既达到setnx的效果,又设置了过期时间)

防误删

问题:可能会释放其他服务器的锁。

场景:如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下

  1. index1业务逻辑没执行完,3秒后锁被自动释放。

  2. index2获取到锁,执行业务逻辑,3秒后锁被自动释放。

  3. index3获取到锁,执行业务逻辑

  4. index1业务逻辑执行完成,开始调用del释放锁,这时释放的是index3的锁,导致index3的业务只执行1s就被别人释放。

    最终等于没锁的情况。

解决:setnx获取锁时,设置一个指定的唯一值(例如:uuid);释放前获取这个值,判断是否自己的锁

实现如下:

问题:删除操作缺乏原子性。

场景:

  1. index1执行删除时,查询到的lock值确实和uuid相等
  2. index1执行删除前,lock刚好过期时间已到,被redis自动释放
  3. index2获取了lock
  4. index1执行删除,此时会把index2的lock删除

解决方案:没有一个命令可以同时做到判断 + 删除,所有只能通过其他方式实现(LUA脚本

redis中的lua脚本

现实问题

redis采用单线程架构,可以保证单个命令的原子性,但是无法保证一组命令在高并发场景下的原子性。例如:

在串行场景下:A和B的值肯定都是3

在并发场景下:A和B的值可能在0-6之间。

极限情况下1:

则A的结果是0,B的结果是3

极限情况下2:

则A和B的结果都是6

如果redis客户端通过lua脚本把3个命令一次性发送给redis服务器,那么这三个指令就不会被其他客户端指令打断。Redis 也保证脚本会以原子性(atomic)的方式执行: 当某个脚本正在运行的时候,不会有其他脚本或 Redis 命令被执行。 这和使用 MULTI/ EXEC 包围的事务很类似。

但是MULTI/ EXEC方法来使用事务功能,将一组命令打包执行,无法进行业务逻辑的操作。这期间有某一条命令执行报错(例如给字符串自增),其他的命令还是会执行,并不会回滚。

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