redis实战---分布式锁--实战篇

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
性能测试 PTS,5000VUM额度
简介: redis实战---分布式锁--实战篇

分布式锁实战

总结&升华

故事背景

上文讲到我们使用synchronized实现了jvm级别的加锁。同时抛出了在分布式环境下,我们的代码会出现的问题。这篇文章,将会带着大家去解决这个问题。带着大家一起实现redis的分布式锁。

问题复现

1.官网上下载nginx

2.配置负载均衡。

  # 定义 upstream 池
    upstream backend {
        server 127.0.0.1:8000;
        server 127.0.0.1:8001;
    }
      location / {
        proxy_pass http://backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    } 

我将我的项目复制了一分,修改了端口号,模拟部署在不同的环境上。以上配置将会以轮训的方式进行服务调用

3. 接口调用接口可以看到,两个服务都分别被调用了一次。这时候我们使用的synchronized锁就会失效了,下面我们压测一下,看看结果。

4. 压测,复现问题。结果:上图中,左边是端口8001的服务,右边是8000的服务,我们发现,这两个服务虽然单独的看,销售的商品都是正确的,但是放在一起看,就会发现有相同的库存,这就说明,同一个库存被卖了两次,我们上文提到的超卖问题仍然存在!!


解决方案

自己手动实现

下面将会讲解如何自己进行手动实现分布式锁,此方式只供大家参考理解,如果项目上用,推荐集成Redisson使用其提供的解决方案。


代码

@RestController
@RequestMapping("/test")
public class IndexController {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    @GetMapping("lock")
    public  String deductStock() {
        //写死一个固定的商品id,作为我们被秒杀的商品
        String lockKey="lock:product:101";
        //uuid,防止删除其他人加的锁
        String clientId = UUID.randomUUID().toString();
        //进行加锁,设置过期时间为10s 注意代码的原子性
        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,clientId,10, TimeUnit.SECONDS);
        //如果加锁失败,返回错误,秒未成功
        if(!result){
            return "error_code";
        }
        try {
            // 获取当前库存
            String stock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock");
            if( stock1 == null){
                System.out.println("秒杀未开始");
                return "end";
            }
            int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
            if (stock > 0) {
                // 扣减库存
                int realStock = stock - 1;
                // 更新库存
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", realStock + "");
                System.out.println("扣减成功,剩余的库存为:" + realStock);
            } else {
                System.out.println("扣减失败,库存不足");
            }
        }finally {
            //如果是自己加的锁就自己删掉
            if(clientId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey))){
                stringRedisTemplate.delete(lockKey);
            }
        }
        return "end";
    }
}

压测结果

两个项目,没有超卖问题。一共20个请求,其中6个加锁成功,消耗了库存,其余14个由于没有加锁成功,秒杀失败。


代码重点解释

1.使用setnx

SETNX 是 Redis 数据库中的一个命令,用于将一个键值对(key-value pair)设置到 Redis 中,但只有在该键不存在的情况下才会设置成功。如果该键已经存在,SETNX 命令不会对其进行任何操作,并返回 0,否则返回 1。

2.死锁问题

使用setnx进行加锁的时候,一定要设置锁的过期时间。业务完成之后,一定要及时释放锁,避免产生死锁问题。并且一定要保证加锁和设置锁的过期时间操作是原子的,避免只上锁,未设置过期时间问题的存在

3.锁续命问题

上述代码作为一个简单的分布式锁实现,在并发量不算很高的情况下,不会出现什么问题,但是它实际上还是有瑕疵的。我们上述代码,锁失效有两种可能。一种是过期,另一种是代码删除。代码删除没什么问题,我们选择将锁删除的时候,肯定是业务代码执行完毕。但是如果是过期的话,有可能我们的业务代码还没有执行完,锁先过期了,并发量大的情况下,外部不断有请求试图加锁,可能会造成锁失效的情况。


基于Redisson进行实现

我们可以通过为锁续命来解决上文所述,代码未执行完毕,锁已经过期的问题,这里将使用Redisson的解决方案


引入依赖

<!--        redisson依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.redisson</groupId>
            <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>3.15.5</version>
        </dependency>


代码使用

@Autowired
    private RedissonClient redissonClient;
    @GetMapping("lock1")
    public  String deductStock1() {
        //写死一个固定的商品id,作为我们被秒杀的商品
        String lockKey="lock:product:101";
        //获取锁对象
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        //加锁,使用lock方法,锁将会自动续命
        lock.lock();
        try {
            // 获取当前库存
            String stock1 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock");
            if( stock1 == null){
                System.out.println("秒杀未开始");
                return "end";
            }
            int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
            if (stock > 0) {
                // 扣减库存
                int realStock = stock - 1;
                // 更新库存
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", realStock + "");
                System.out.println("扣减成功,剩余的库存为:" + realStock);
            } else {
                System.out.println("扣减失败,库存不足");
            }
            return "end";
        }finally {
            //释放锁
            lock.unlock();
        }
    }

运行结果

我们来压测一下,发现可以实现分布式锁的效果,不会出现超卖问题

源码解析

Redisson的实现锁的续命,主要的代码在 RedissonLock类的lock方法中,下面我们来解析下它的lock方法

private void lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly) throws InterruptedException {
    // 获取当前线程ID
    long threadId = Thread.currentThread().getId();
    // 尝试获取锁,获取到了则返回null,否则返回锁的剩余过期时间
    Long ttl = tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId);
    // 如果返回null,说明锁已经被当前线程获取,直接返回
    if (ttl == null) {
        return;
    }
    // 创建一个订阅对象
    RFuture<RedissonLockEntry> future = subscribe(threadId);
    // 如果可中断,则中断等待
    if (interruptibly) {
        commandExecutor.syncSubscriptionInterrupted(future);
    } else {
        // 否则一直等待
        commandExecutor.syncSubscription(future);
    }
    try {
        while (true) {
            // 再次尝试获取锁,获取到了则返回null,否则返回锁的剩余过期时间
            ttl = tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId);
            // 如果返回null,说明锁已经被当前线程获取,跳出循环
            if (ttl == null) {
                break;
            }
            // 如果锁剩余过期时间大于等于0,则等待指定时间
            if (ttl >= 0) {
                try {
                    // 等待指定时间后再次尝试获取锁
                    future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // 如果是可中断的,则抛出异常
                    if (interruptibly) {
                        throw e;
                    }
                    // 否则继续等待
                    future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
                }
            } else {
                // 否则一直等待直到获取到锁
                if (interruptibly) {
                    future.getNow().getLatch().acquire();
                } else {
                    future.getNow().getLatch().acquireUninterruptibly();
                }
            }
        }
    } finally {
        // 取消订阅
        unsubscribe(future, threadId);
    }
}

在这段代码中,首先获取了当前线程的ID,并通过 tryAcquire() 方法尝试获取锁,如果获取成功(即 ttl == null),则直接返回。


如果获取不到锁,会进行如下操作:


1.通过 subscribe() 方法,向 Redisson 客户端发送一条消息,表示当前线程正在等待该锁的释放。

2.如果 interruptibly 为 true,则使用 syncSubscriptionInterrupted() 方法等待消息;否则,使用 syncSubscription() 方法等待消息。

3.进入循环,不断尝试获取锁(即调用 tryAcquire() 方法)。

4.如果获取到锁,则根据 ttl 值进行等待:

如果 ttl 大于等于 0,则等待 ttl 时间,同时等待 Redisson 客户端发送消息,通知当前线程释放锁。

如果 ttl 小于 0,则说明当前线程已经在 Redisson 客户端的等待队列中,直接等待通知即可。

5.当获取到锁时,会解除之前发送的等待消息,然后退出循环。


在上述过程中,由于不断地尝试获取锁,因此每次成功获取锁时都会重置锁的过期时间。这样就可以实现锁的自动续命了。


总结&升华

通过本篇文章,我们了解到了如何实现redis的分布式锁。学习了如何使用Redisson进行分布式锁,并且解决了锁的续命问题。


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