【Redis】5、Redis 的分布式锁、Lua 脚本保证 Redis 命令的原子性

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
简介: 【Redis】5、Redis 的分布式锁、Lua 脚本保证 Redis 命令的原子性


一、分布式锁实现原理

🎄 分布式锁:满足分布式系统或集群模式下多进程可见并且互斥的

二、不同的分布式锁实现方案

🎄 分布式锁的核心是实现多进程之间锁的互斥,而满足这一点的方式有很多,常见的有三种:

三、Redis 的 setnx 实现互斥锁



🎄锁获取了,还没有来得及设置过期时间服务器就宕机了

🎄保证 setnx(获取锁)和 expire 设置过期时间两个操作是原子性的

四、基于 Redis 实现分布式锁初级版

🎄 需求:定义一个类,实现下面的接口,利用 Redis 实现分布式锁功能

public interface LockInter {
    /**
     * 尝试获取锁
     *
     * @param ttlSecond 锁的过期时间
     * @return true: 成功获取锁; false: 获取锁失败
     */
    boolean tryLock(long ttlSecond);
    /**
     * 释放锁
     */
    void unlock();
}
public class LockImplV1 implements LockInter {
    private String name; // 和业务相关的锁的名字
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    private static final String LOCK_KEY_PREFIX = "lock:";
    public LockImplV1(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
    @Override
    public boolean tryLock(long ttlSecond) {
        String key = LOCK_KEY_PREFIX + name;
        // value 里面放当前线程的唯一标识(线程 ID)
        String val = Thread.currentThread().getId() + "";
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,
                val,
                ttlSecond,
                TimeUnit.SECONDS);
        // Boolean -- boolean 会自动拆箱
        // 当 success 为 null 的时候会抛异常
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }
    @Override
    public void unlock() {
        stringRedisTemplate.delete(LOCK_KEY_PREFIX + name);
    }
}

五、误删锁问题(业务阻塞导致)


需求:修改之前的分布式锁实现,满足:

  • 在获取锁时存入线程标识(可以用 UUID 表示)
  • 在释放锁时先获取锁中的线程标识,判断是否与当前线程标识一致
    ① 如果一致则释放锁
    ② 如果不一致则不释放锁

要用 UUID,避免线程 ID 重复

public class LockImplV2 implements LockInter {
    private String name; // 和业务相关的锁的名字
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    private static final String LOCK_KEY_PREFIX = "lock:";
    private static final String UNIQUE_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true);
    public LockImplV2(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
    @Override
    public boolean tryLock(long ttlSecond) {
        String key = LOCK_KEY_PREFIX + name;
        // value 里面放当前线程的唯一标识(线程 ID)
        String val = UNIQUE_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,
                val,
                ttlSecond,
                TimeUnit.SECONDS);
        // Boolean -- boolean 会自动拆箱
        // 当 success 为 null 的时候会抛异常
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }
    @Override
    public void unlock() {
        String k = LOCK_KEY_PREFIX + name;
        String cacheVal = stringRedisTemplate.opsForValue().get(k);
        String curVal = UNIQUE_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
        if (curVal.equals(cacheVal)) {
            stringRedisTemplate.delete(k);
        }
    }
}

六、误删锁(Redis 命令原子性导致)

解决方案:Lua 脚本

(1) Lua 脚本

📖 Redis 提供了 Lua 脚本功能,在一个脚本中编写多条 Redis 命令,确保多条命令执行时的原子性

📖 Lua 是一种编程语言 https://www.runoob.com/lua/lua-tutorial.html


(2) Redis 编写和执行 Lua 脚本

参数有两种:key 类型参数,其他参数

📖 如果脚本中的 key(gender)、value(handsomeBoy)不想写死,可以作为参数传递

📖 key 类型参数会放入 KEYS 数组

📖 其它参数会放入 ARGV 数组,在脚本中可以从 KEYS 和 ARGV 数组获取这些参数

Lua 语言中下标从 1 开始

(3) 复杂逻辑的 Lua 脚本(业务相关)

📖 获取锁(Redis 缓存)中的线程标识 cacheVal

📖 判断是否与当前线程标识一致 curVal

📖 如果一致则释放锁(del

📖 如果不一致则什么都不做

上述操作要通过 Lua 脚本执行,保证多条 Redis 命令的原子性(防止误删锁)

--- 当前线程的线程标识
local curVal = ARGV[1] 
--- 要删除的锁的 key
local lockKey = KEYS[1]
if(cacheVal == curVal) 
  then
    return redis.call('DEL', KEYS[1])
  end
return 0

(4) RedisTemplate 执行 Lua 脚本

Lua 脚本可写在 Java 的类路径下的资源文件夹中


public class LockImplV3 implements LockInter {
    private String name; // 和业务相关的锁的名字
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    private static final String LOCK_KEY_PREFIX = "lock:";
    private static final String UNIQUE_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true);
    private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_LUA_SCRIPT;
    static { // 初始化 UNLOCK_LUA_SCRIPT
        UNLOCK_LUA_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
        UNLOCK_LUA_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));
        UNLOCK_LUA_SCRIPT.setResultType(Long.class);
    }
    public LockImplV3(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.name = name;
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }
    @Override
    public boolean tryLock(long ttlSecond) {
        String key = LOCK_KEY_PREFIX + name;
        // value 里面放当前线程的唯一标识(线程 ID)
        String val = UNIQUE_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
        Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,
                val,
                ttlSecond,
                TimeUnit.SECONDS);
        // Boolean -- boolean 会自动拆箱
        // 当 success 为 null 的时候会抛异常
        return Boolean.TRUE.equals(success);
    }
    @Override
    public void unlock() {
        stringRedisTemplate.execute(
                UNLOCK_LUA_SCRIPT,
                Collections.singletonList(LOCK_KEY_PREFIX + name),
                UNIQUE_PREFIX + Thread.currentThread().getId());
    }
}

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore &nbsp; &nbsp; ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库&nbsp;ECS 实例和一台目标数据库&nbsp;RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&amp;RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
相关文章
|
2月前
|
NoSQL Java Redis
太惨痛: Redis 分布式锁 5个大坑,又大又深, 如何才能 避开 ?
Redis分布式锁在高并发场景下是重要的技术手段,但其实现过程中常遇到五大深坑:**原子性问题**、**连接耗尽问题**、**锁过期问题**、**锁失效问题**以及**锁分段问题**。这些问题不仅影响系统的稳定性和性能,还可能导致数据不一致。尼恩在实际项目中总结了这些坑,并提供了详细的解决方案,包括使用Lua脚本保证原子性、设置合理的锁过期时间和使用看门狗机制、以及通过锁分段提升性能。这些经验和技巧对面试和实际开发都有很大帮助,值得深入学习和实践。
太惨痛: Redis 分布式锁 5个大坑,又大又深, 如何才能 避开 ?
|
19天前
|
存储 NoSQL Java
使用lock4j-redis-template-spring-boot-starter实现redis分布式锁
通过使用 `lock4j-redis-template-spring-boot-starter`,我们可以轻松实现 Redis 分布式锁,从而解决分布式系统中多个实例并发访问共享资源的问题。合理配置和使用分布式锁,可以有效提高系统的稳定性和数据的一致性。希望本文对你在实际项目中使用 Redis 分布式锁有所帮助。
50 5
|
22天前
|
NoSQL Java 数据处理
基于Redis海量数据场景分布式ID架构实践
【11月更文挑战第30天】在现代分布式系统中,生成全局唯一的ID是一个常见且重要的需求。在微服务架构中,各个服务可能需要生成唯一标识符,如用户ID、订单ID等。传统的自增ID已经无法满足在集群环境下保持唯一性的要求,而分布式ID解决方案能够确保即使在多个实例间也能生成全局唯一的标识符。本文将深入探讨如何利用Redis实现分布式ID生成,并通过Java语言展示多个示例,同时分析每个实践方案的优缺点。
39 8
|
1月前
|
NoSQL Redis
Redis分布式锁如何实现 ?
Redis分布式锁通过SETNX指令实现,确保仅在键不存在时设置值。此机制用于控制多个线程对共享资源的访问,避免并发冲突。然而,实际应用中需解决死锁、锁超时、归一化、可重入及阻塞等问题,以确保系统的稳定性和可靠性。解决方案包括设置锁超时、引入Watch Dog机制、使用ThreadLocal绑定加解锁操作、实现计数器支持可重入锁以及采用自旋锁思想处理阻塞请求。
57 16
|
1月前
|
缓存 NoSQL PHP
Redis作为PHP缓存解决方案的优势、实现方式及注意事项。Redis凭借其高性能、丰富的数据结构、数据持久化和分布式支持等特点,在提升应用响应速度和处理能力方面表现突出
本文深入探讨了Redis作为PHP缓存解决方案的优势、实现方式及注意事项。Redis凭借其高性能、丰富的数据结构、数据持久化和分布式支持等特点,在提升应用响应速度和处理能力方面表现突出。文章还介绍了Redis在页面缓存、数据缓存和会话缓存等应用场景中的使用,并强调了缓存数据一致性、过期时间设置、容量控制和安全问题的重要性。
40 5
|
2月前
|
NoSQL Redis 数据库
计数器 分布式锁 redis实现
【10月更文挑战第5天】
51 1
|
缓存 NoSQL Redis
Redis命令——脚本
Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Reids 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。执行脚本的常用命令为 EVAL。
1392 0
|
缓存 NoSQL Redis
redis必杀命令:脚本
题记: Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Reids 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。执行脚本的常用命令为 EVAL。
1277 0
|
2天前
|
存储 缓存 NoSQL
解决Redis缓存数据类型丢失问题
解决Redis缓存数据类型丢失问题
114 85
|
2月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。
【10月更文挑战第4天】Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。随着数据增长,有时需要将 Redis 数据导出以进行分析、备份或迁移。本文详细介绍几种导出方法:1)使用 Redis 命令与重定向;2)利用 Redis 的 RDB 和 AOF 持久化功能;3)借助第三方工具如 `redis-dump`。每种方法均附有示例代码,帮助你轻松完成数据导出任务。无论数据量大小,总有一款适合你。
78 6