title: 分布式项目中锁的应用（本地锁->redis【setnx】->redisson->springcache）
date: 2022-10-13 22:37:52.762
updated: 2022-10-13 22:42:50.637
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tags: Redisson

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概述

1.适合放入缓存的数据

1.即时性、数据一致性要求不高的
2.访问量大且更新频率不高的数据（读多，写少）
举例：
  1.电商类应用，商品分类，商品列表等适合缓存并加一个失效时间（根据数据更新频率来定）
  2.后台如果发布一个商品，买家需要5分钟才能看到新的商品一般还是可以接受的
  3.物流信息

2.读模式缓存使用流程

3.本地缓存与局限性

1.集群情况下，每个节点的本地缓存可能会不一致（数据一致性）

4.分布式缓存

使用缓存中间件：
  redis（集群、分片）

整合redis

把redis看做Map

1.使用springboot整合redis

1.在需要使用redis的模块导入依赖，启动器
        <!--redis启动器-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
2.RedisAutoConfiguration查看自动配置
在.yml增加以下配置
spring:
  redis:
    host: 192.168.56.10
    port: 6379
3.使用SpringBoot自动配置好的RedisTemplate或者StringRedisTemplate即可操作redis
【一般使用StringRedisTemplate】

2.测试用例

@Autowired
    StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    /**
     * 测试redis
     */
    @Test
    void testRedis() {
        // 获取操作对象
        ValueOperations<String, String> ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
        // 存储
        ops.set("hello", "world" + UUID.randomUUID());
        // 获取
        System.out.println(ops.get("hello"));
    }

3.lettuce堆外内存溢出（springboot2.3.2已解决）

3.1.lettuce、jedis、redistemplate

三者分别是什么？
  lettuce：redis的客户端，对redis操作进行封装，内部使用netty进行网络通信，性能很强
  jedis：redis的客户端，对redis操作进行封装，停止更新了
  redistemplate：是springboot对redis客户端的再封装

3.2.原因

异常描述：
  当进行压力测试时后期出现堆外内存溢出OutOfDirectMemoryError（压力测试指查询缓存数据）
  
原因：
  1）springboot2.0以后默认使用lettuce作为操作redis的客户端，它使用netty进行网络通信，使用netty创建连接时未及时释放连接
  2）如果没有为netty指定对外内存，默认使用Xms的值（使用-Dio.netty.maxDirectMemory设置值）
解决：（只是调大堆外内存治标不治本）
  方法1：升级lettuce客户端（2.3.2已解决）
  方法2：切换使用jedis

3.3.解决方法：切换jedis

步骤：
排除lettuce依赖，导入jedis
<!--redis启动器-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <exclusions>
        <!--排除springboot默认的redis客户端lettus-->
        <exclusion>
            <groupId>io.lettuce</groupId>
            <artifactId>lettuce-core</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<!--jedis，操作redis的客户端-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

4.缓存失效问题

读模式，会存在缓存失效问题：
  缓存穿透、雪崩、击穿

4.1.缓存穿透（不存在的数据）

缓存穿透:
  查询一个一定不存在的数据，导致一定会查询缓存+查询DB，缓存失去意义（大并发过来时任然会查询db）
风险：
  利用不存在的数据进行攻击，数据库顺时压力增大，最终导致崩溃
解决：
  方法1：将null结果缓存，并加入短暂过期时间
  弊端：查询条件使用UUID生成，仍然出现缓存穿透问题，并且redis存满了null
  
  方法2：布隆过滤器，不放行不存在的查询
    在redis维护id的hash表过滤掉id不存在的查询（不到达DB层查询）

4.2.缓存雪崩（大面积失效）

缓存雪崩：
  高并发状态下，大面积redis数据失效，导致所有查询到达DB，DB瞬时压力过重雪崩
  
解决：
  方法1：规避雪崩，设置随机的有效时间（实际上无需设置随机时间，因为每个缓存放入库中的时间本身就不固定）
    让每一个缓存过期时间重复率降低，
  
  方法2：永不失效
  方法3：
    事前：尽量保证整个 redis 集群的高可用性，发现机器宕机尽快补上。选择合适的内存淘汰策略。
    事中：本地ehcache缓存 + hystrix限流&降级，避免MySQL崩掉
    事后：利用 redis 持久化机制保存的数据尽快恢复缓存 
问题：如果已经出现了缓存雪崩，如何解决？
  方法1：熔断、降级

4.3.缓存击穿（一条失效）

缓存击穿：
  高并发状态下，一条数据过期，所有请求到达DB
解决：
  方法1：加分布式锁
  例原子操作（Redis的SETNX或者Memcache的ADD）
  流程：查询cache失败，竞争锁，竞争成功查询cache，查询成功返回释放锁
    查询失败则查询DB，并set缓存，并释放锁
  方法2：永不失效

4.4.锁时效问题

结果放入缓存的操作，应该放在同步代码块内，否则会造成重复查询DB的情况

4.5.模拟分布式本地锁失效

1.启动多份配置
2.修改压测配置
  gulimall.com  80
    /index/catalog.json
3.开始压测
  100个线程  循环5次
4.本地锁失效，多次查询数据库

5.分布式锁

文档1：http://redisdoc.com/string/set.html
文档2：http://www.redis.cn/commands/set.html

5.1.演示分布式锁SETNX

1.打开多个sh框
2.打开xshell撰写栏（查看->撰写->撰写栏）
3.编辑命令，发送给多个窗口，同时连接redis客户端
docker exec -it redis redis-cli
4.编辑命令，发送给多个窗口，同时占锁
set key value NX
返回OK表示占锁成功，返回nill占锁失败
5.设置锁过期时间
set key value EX 300 NX
6.查看锁过期时间
ttl lock

发送命令至全部会话：

锁值：

5.2.问题合集

问题1：（删除锁）
  未执行删除锁逻辑，会导致其他线程无法获得锁，出现死锁
问题2：（设置过期时间）
    锁释放操作可能失败（服务宕机），所以需要设置过期时间
问题3：（设置过期时间的原子性）
    设置过期时间的代码必须在setnx抢占锁的同时设置，保证原子性
问题4：（仅可以删除当前线程占用的锁）
    删除锁时，可能锁已过期删除了其他线程的锁，占锁时设置值为uuid，删除时判断当前uuid是否相等
    并且需要使用lua脚本执行原子删除操作

5.3.redis分布式锁版本

/**
 * 查询三级分类（原生版redis分布式锁版本）
 */
public Map<String, List<Catalog2VO>> getCatalogJsonFromDBWithRedisLock() {
    // 1.抢占分布式锁，同时设置过期时间
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    // 使用setnx占锁（setIfAbsent）
    Boolean isLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(CategoryConstant.LOCK_KEY_CATALOG_JSON, uuid, 300, TimeUnit.SECONDS);
    if (isLock) {
        // 2.抢占成功
        Map<String, List<Catalog2VO>> result = null;
        try {
            // 查询DB
            return getCatalogJsonFromDB();
        } finally {
            // 3.查询UUID是否是自己，是自己的lock就删除
            // 封装lua脚本（原子操作解锁）
            // 查询+删除（当前值与目标值是否相等，相等执行删除，不等返回0）
            String luaScript = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1]\n" +
                    "then\n" +
                    "    return redis.call('del',KEYS[1])\n" +
                    "else\n" +
                    "    return 0\n" +
                    "end";
            // 删除锁
            redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(luaScript, Long.class), Arrays.asList(CategoryConstant.LOCK_KEY_CATALOG_JSON), uuid);
        }
    } else {
        // 4.加锁失败，自旋重试
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return getCatalogJsonFromDBWithRedisLock();
    }
}

Redisson

文档：
https://github.com/redisson/redisson/wiki/Table-of-Content

1.概述

1.不推荐直接使用SETNX实现分布式锁，应该使用Redisson
因为根据锁的实现会分为
  读写锁、可重入锁、闭锁、信号量、
2.封装了分布式Map、List等类型
3.Redisson与lettuce、jedis一样都是redis的客户端，代替了redisTemplate

2.使用原生redisson(看门狗)

步骤：
1.引入依赖
<!--redisson，redis客户端，封装了分布式锁实现，也可以使用springboot的方式，不需要自己配置-->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.13.3</version>
</dependency>
2.配置类
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.io.IOException;
@Configuration
public class MyRedissonConfig {
    /**
     * 注入客户端实例对象
     */
    @Bean(destroyMethod="shutdown")
    public RedissonClient redisson(@Value("${spring.redis.host}") String host, @Value("${spring.redis.port}")String port) throws IOException {
        // 1.创建配置
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://" + host + ":" + port);// 单节点模式
//        config.useSingleServer().setAddress("rediss://" + host + ":" + port);// 使用安全连接
//        config.useClusterServers().addNodeAddress("127.0.0.1:7004", "127.0.0.1:7001");// 集群模式
        // 2.创建redisson客户端实例
        RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
        return redissonClient;
    }
}

2.1.可重入锁

redisson实现了JUC包下的可重入锁
RLock lock = redissonClient.getLock("redisson_lock");

2.2.过期时间、自动续期、手动释放（lua原子操作）

原理：
  // 1）默认过期时间30S
    // 2）锁自动续期+30S，业务超长情况下（看门狗）
    // 3）如果线程宕机，看门狗不会自动续期，锁会自动过期
    // 4）unlock使用lua脚本释放锁，不会出现误删锁

代码案例：
/**
 * 测试redisson实现分布式锁
 */
@ResponseBody
@GetMapping("/testRedisson")
public String test() {
    // 1.获取锁
    RLock lock = redissonClient.getLock("redisson_lock");
    // 2.加锁
    // 1）锁自动续期+30S，业务超长情况下（看门狗）
    // 2）如果线程宕机，看门狗不会自动续期，锁会自动过期
    // 3）unlock使用lua脚本释放锁，不会出现误删锁
    lock.lock();
    try {
        // 加锁成功，执行业务
        System.out.println("加锁成功，执行业务..." + Thread.currentThread().getId());
        Thread.sleep(30000);
    } catch (Exception e) {
    } finally {
        // 3.解锁
        System.out.println("解锁..." + Thread.currentThread().getId());
        lock.unlock();
    }
    return "testRedisson";
}

2.3.指定超时不自动续期

1.查看源码
  1）当不指定超时时间时，默认30S过期，且启动一个定时任务【自动续期任务】
    续期时间点=默认过期时间/3，没隔10S执行一次续期
  2）当指定超时时间时，不会自动续期
2.推荐设置过期时间
  1）可以省略自动续期操作
  2）若真的超时未完成，则很有可能是数据库宕机，即使续期也无法完成，不应该无限续期下去

/**
 * 测试redisson实现分布式锁
 */
@ResponseBody
@GetMapping("/testRedisson")
public String test() {
    // 1.获取锁
    RLock lock = redissonClient.getLock("redisson_lock");
    // 2.加锁
    // 1）锁自动续期+30S，业务超长情况下（看门狗）
    // 2）如果线程宕机，看门狗不会自动续期，锁会自动过期
    // 3）unlock使用lua脚本释放锁，不会出现误删锁
    lock.lock();
    try {
        // 加锁成功，执行业务
        System.out.println("加锁成功，执行业务..." + Thread.currentThread().getId());
        Thread.sleep(30000);
    } catch (Exception e) {
    } finally {
        // 3.解锁
        System.out.println("解锁..." + Thread.currentThread().getId());
        lock.unlock();
    }
    return "testRedisson";
}

2.4.tryLock

// 尝试加锁，最多等待100秒
// 超时时间30秒
lock.tryLock(100, 30, TimeUnit.SECONDS);

2.5.公平锁

// 有顺序进行加锁操作，按照请求的顺序
RLock lock = redisson.getFairLock("fair-lock");

2.6.读写锁

写+读：读阻塞
写+写：阻塞
读+写：写阻塞
RReadWriteLock rwlock = redisson.getReadWriteLock("lock");
// 读锁
rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
// 写锁
rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);

写锁：

读锁：

读锁同时存入多个：

2.7.信号量Semphore

先设置一个值
  "park" 3
acquire：获取一个信号量，为0阻塞
release：释放一个信号量，+1
tryacquire：尝试获取一个信号量，不阻塞
作用：【限流】
  所有服务上来了去获取一个信号量，一个一个放行（最多只能n个线程同时执行）

2.8.闭锁CountDownLatch

// 等待一组操作执行完毕，统一执行

2.9.锁的粒度

锁的粒度一定要小，例如不应该锁整个商品操作，应该带上商品ID

2.10.redisson分布式锁版本

/**
 * 查询三级分类（redisson分布式锁版本）
 */
public Map<String, List<Catalog2VO>> getCatalogJsonFromDBWithRedissonLock() {
    // 1.抢占分布式锁，同时设置过期时间
    RLock lock = redisson.getLock(CategoryConstant.LOCK_KEY_CATALOG_JSON);
    lock.lock(30, TimeUnit.SECONDS);
    try {
        // 2.查询DB
        Map<String, List<Catalog2VO>> result = getCatalogJsonFromDB();
        return result;
    } finally {
        // 3.释放锁
        lock.unlock();
    }
}

分布式项目中锁的应用（本地锁-_redis【setnx】-_redisson-_springcache）-fen-bu-shi-xiang-mu-zhong-suo-de-ying-yong--ben-de-suo--redissetnx-springcache-redisson（二）https://developer.aliyun.com/article/1469579

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title: 分布式项目中锁的应用（本地锁->redis【setnx】->redisson->springcache）date: 2022-10-13 22:37:52.762updated: 2022-10-13 22:42:50.637url: /archives/fen-bu-shi-xiang-mu-zhong-suo-de-ying-yong--ben-de-suo--redissetnx-springcache-redissoncategories:tags: Redisson

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