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redis 高并发分布式锁实现

一般在单体应用中，如果遇到高并发可以通过 synchronized 或者 Lock 进行加锁，但是现在大部分应用都是采用分布式的方式进行部署，这样像 synchronized 和 Lock 这样的锁就不适用了。

这个使用我们可以使用分布式锁来实现，分布式锁的实现方式主要有：

基于数据库的分布式锁
基于缓存的分布式锁
基于 Zookeeper 的分布式锁

本次主要记录一下如果是用 redis 实现分布式锁。

首先看一个示例：
本例使用 springboot 结合 redisTemplate 实现，具体如何配置，可以参考上一边文章：springboot 整合 redisTemplate
这里只贴核心代码：

@Controller
@RequestMapping("/")
public class HelloV2Controller {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @RequestMapping("delStock")
    @ResponseBody
    public String delStock() {
        Integer result = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get("stock");
        if (result > 0) {
            int remainStock = result - 1;
            redisTemplate.opsForValue().set("stock", remainStock);
            System.out.println("Remain Stock: " + remainStock);
        } else {
            System.out.println("Remain Stock: 0");
        }
        return "success";
    }

}

在这里插入图片描述
在 redis 中设置 stock 的值为 50，然后访问 http://localhost:8080/delStock
每次 -1

Remain Stock: 49
Remain Stock: 48
Remain Stock: 47
Remain Stock: 46
Remain Stock: 45
Remain Stock: 44
Remain Stock: 43
Remain Stock: 42
Remain Stock: 41
Remain Stock: 40
Remain Stock: 39
Remain Stock: 38
Remain Stock: 37
...

发现其实正常的，那么使用多线程访问呢？
使用 groboutils 模拟多线程并发，你也可以使用 jmeter

<!-- junit 多线程测试 -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.sourceforge.groboutils/groboutils-core -->
<dependency>
	<groupId>net.sourceforge.groboutils</groupId>
	<artifactId>groboutils-core</artifactId>
	<version>5</version>
	<scope>test</scope>
</dependency>

代码：

public class Test {

    @org.junit.Test
    public void test() {

        TestRunnable runner = new TestRunnable() {
            @Override
            public void runTest() throws Throwable {
                String url = "http://localhost:8080/delStock";
                HttpGet get = new HttpGet(url);
                CloseableHttpClient client = HttpClientBuilder.create().build();
                CloseableHttpResponse response = client.execute(get);
                response.close();
            }
        };

        int runnerCount = 10;
        // Rnner数组，想当于并发多少个。
        TestRunnable[] trs = new TestRunnable[runnerCount];
        for (int i = 0; i < runnerCount; i++) {
            trs[i] = runner;
        }
        // 用于执行多线程测试用例的Runner，将前面定义的单个Runner组成的数组传入
        MultiThreadedTestRunner mttr = new MultiThreadedTestRunner(trs);
        try {
            // 开发并发执行数组里定义的内容
            mttr.runTestRunnables();
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

打印结果:

Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
Remain Stock: 21
...

发现其出现了并发问题。
使用 synchronized 对其加锁呢？

@RequestMapping("delStock")
@ResponseBody
public String delStock() {
    synchronized (HelloV2Controller.class) {
        Integer result = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get("stock");
        if (result > 0) {
            int remainStock = result - 1;
            redisTemplate.opsForValue().set("stock", remainStock);
            System.out.println("Remain Stock: " + remainStock);
        } else {
            System.out.println("Remain Stcock: 0");
        }
    }
    return "success";
}

---------------------------------------------
Remain Stock: 49
Remain Stock: 48
Remain Stock: 47
Remain Stock: 46
Remain Stock: 45
Remain Stock: 44
Remain Stock: 43
Remain Stock: 42
Remain Stock: 41
Remain Stock: 40
Remain Stock: 39
Remain Stock: 38
Remain Stock: 37
Remain Stock: 36
.....

解决了并发的问题，但是这是在单体应用下场景，那要是分布式的环境下呢？
使用 nginx 搭建分布式环境，首先安装 nginx
nginx 配置
在这里插入图片描述
更改 springboot 启动端口，server.port=8081
在使用 Test 测试类访问端口号：

8081 端口结果：

Remain Stock: 49
Remain Stock: 48
Remain Stock: 47
Remain Stock: 46
Remain Stock: 45
Remain Stock: 44
Remain Stock: 43
Remain Stock: 42
Remain Stock: 41
Remain Stock: 40
Remain Stock: 39
Remain Stock: 38
Remain Stock: 37
Remain Stock: 36
Remain Stock: 35
Remain Stock: 34
Remain Stock: 33
Remain Stock: 32
Remain Stock: 31
Remain Stock: 30
Remain Stock: 29
Remain Stock: 28
Remain Stock: 27
Remain Stock: 26
Remain Stock: 25
Remain Stock: 24
Remain Stock: 23
Remain Stock: 22
Remain Stock: 21
Remain Stock: 20
Remain Stock: 19
Remain Stock: 18
Remain Stock: 17
Remain Stock: 16
Remain Stock: 15
Remain Stock: 14
Remain Stock: 13
Remain Stock: 12
Remain Stock: 11
Remain Stock: 10
Remain Stock: 9
Remain Stock: 8
Remain Stock: 7
Remain Stock: 6
Remain Stock: 5
Remain Stock: 4
Remain Stock: 3
Remain Stock: 2

8080 端口结果：

Remain Stock: 49
Remain Stock: 48

发现还是会有并发问题。

redis 实现分布式锁

那使用 redis 实现分布式锁：

public String delStock() {
        // synchronized (HelloV2Controller.class) { // 单体应用没有问题，但是在分布式情况下就不适用了
        String lockKey = "lockKey";
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "lockValue"); // 相当于jedis中的 jedis.setnx
        if (!lock) {
            return "false";
        }
        Integer result = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get("stock");
        if (result > 0) {
            int remainStock = result - 1;
            redisTemplate.opsForValue().set("stock", remainStock);
            System.out.println("Remain Stock: " + remainStock);
        } else {
            System.out.println("Remain Stcock: 0");
            // }
        }
        // 加锁记得删除锁
        redisTemplate.delete(lockKey);
        return "success";
}

Test 测试类并发访问：
8081 端口结果:

Remain Stock: 499
Remain Stock: 498
Remain Stock: 497
Remain Stock: 496
Remain Stock: 493
Remain Stock: 491
Remain Stock: 487
Remain Stock: 486
Remain Stock: 485
Remain Stock: 483
Remain Stock: 481
Remain Stock: 479

8080 端口访问结果:

Remain Stock: 495
Remain Stock: 494
Remain Stock: 492
Remain Stock: 490
Remain Stock: 489
Remain Stock: 488
Remain Stock: 484
Remain Stock: 482
Remain Stock: 480
Remain Stock: 478
Remain Stock: 477

解决了并发问题。
但是这样就安全了吗？

业务代码发生异常

这里发生异常，就无法删除锁，导致死锁。
在业务代码中加入 try catch finally
服务端突然宕机
比如拿到锁执行到业务代码时，应用重启。解决方式：设置一个超时时间

这种方式不能保证原子性，还是会出现死锁的问题。
redisTemplate 的方法实现了原子性的方法：

public String delStock() {
   // synchronized (HelloV2Controller.class) { // 单体应用没有问题，但是在分布式情况下就不适用了
    String lockKey = "lockKey";
    try {
        // Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,
        // "lockValue"); // 相当于jedis中的
        // jedis.setnx
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "lockValue", 10, TimeUnit.SECONDS);
        // redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS); // 不能保证原子性
        if (!lock) {
            return "false";
        }
        Integer result = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get("stock");
        if (result > 0) {
            int remainStock = result - 1;
            redisTemplate.opsForValue().set("stock", remainStock);
            System.out.println("Remain Stock: " + remainStock);
        } else {
            System.out.println("Remain Stcock: 0");
            // }
        }
    } catch (Exception e) {
    } finally {
        // 加锁记得删除锁
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
    return "success";
}

但是这种情况可能出现业务代码 10 秒还没有执行完，redis 锁就失效了，甚至可能导致锁的永久失效。

比如线程 Thread1 拿到锁，执行了10没有执行完，这个时候锁失效了。
线程 Thread2 拿到锁，在执行到 15 秒时，Thread1 将锁删掉了，这个时候 Thread3 过来又拿到了锁，从而可能导致锁的永久失效。
那又该如何解决？
解决方法：
自己删除自己的锁：
在这里插入图片描述
但是这种方式还是会导致会可能有两个线程持有锁，那么该如何保证只有一个线程持有锁呢？
解决方案：
在后台开启一个线程，给锁续期。Redisson 实现了给锁续期。

Redisson 实现原理

在这里插入图片描述

<dependency>
	<groupId>org.redisson</groupId>
	<artifactId>redisson</artifactId>
	<version>3.5.0</version>
</dependency>

config

@Bean
 public Redisson redisson() {
      Config config = new Config();
      config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379").setDatabase(0);
      return (Redisson) Redisson.create(config);
  }

修改 controller
在这里插入图片描述
其实 redisson 默认实现的续期的原理，就相当于使用

Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "lockValue", 10, TimeUnit.SECONDS);
redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS); // 不能保证原子性

还有一种情况，线程Thread1获得锁，开始执行业务逻辑，这个时候 redis 的master 突然宕机，但是还没有同步到slave，这个时候主从集群从 slave 节点中重新选择master节点，但是slave中并没有 Thread1 的锁，这个时候 Thread2 来，便可能获得锁。

解决方法：
保证锁在 master 及 slave 均存在的情况下，才能加锁成功。

如果你有什么好的实现方式，欢迎留言探讨。

转载:

https://blog.csdn.net/wjavadog/article/details/103221855

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原文地址：https://www.cnblogs.com/lovezbs/p/14139317.html