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实现基于Redis的分布式锁机制

2024-07-08 44

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云数据库 Redis 版，社区版 2GB

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云数据库 Redis 版，经济版 1GB 1个月

简介： 实现基于Redis的分布式锁机制

实现基于Redis的分布式锁机制

今天我们来讨论一下如何实现基于Redis的分布式锁机制。分布式锁在分布式系统中非常重要，它可以防止多个进程或线程同时访问共享资源，确保数据的一致性和完整性。

1. 为什么选择Redis实现分布式锁

Redis是一种高性能的键值存储系统，支持丰富的操作，具有高并发处理能力。使用Redis实现分布式锁，有以下优点：

性能高效：Redis的读写性能非常高，适合实现高性能的分布式锁。
原子操作：Redis提供了多种原子操作，能够确保锁的操作具有原子性。
持久化：Redis支持数据持久化，能在系统故障后恢复锁的信息。

2. 基于Redis的分布式锁实现思路

基于Redis的分布式锁实现思路如下：

获取锁：使用SET命令尝试设置一个键，并使用NX选项确保键不存在时才设置。
释放锁：通过删除锁对应的键来释放锁。
锁超时：设置键的过期时间，防止死锁。

3. 使用Jedis实现Redis分布式锁

Jedis是一个简单易用的Redis客户端，下面我们通过Jedis实现一个简单的分布式锁。

3.1 引入依赖

在pom.xml中添加Jedis的依赖：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.0.0</version>
</dependency>

3.2 实现分布式锁

package cn.juwatech.lock;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisDistributedLock {
    private static final String LOCK_KEY = "distributed_lock";
    private static final int EXPIRE_TIME = 30000; // 锁过期时间，单位毫秒
    private Jedis jedis;
    public RedisDistributedLock(Jedis jedis) {
        this.jedis = jedis;
    }
    public boolean acquireLock(String requestId) {
        String result = jedis.set(LOCK_KEY, requestId, "NX", "PX", EXPIRE_TIME);
        return "OK".equals(result);
    }
    public boolean releaseLock(String requestId) {
        if (requestId.equals(jedis.get(LOCK_KEY))) {
            jedis.del(LOCK_KEY);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

3.3 测试分布式锁

package cn.juwatech.lock;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
        RedisDistributedLock lock = new RedisDistributedLock(jedis);
        String requestId = "unique_request_id";
        
        if (lock.acquireLock(requestId)) {
            System.out.println("获取锁成功");
            // 执行业务逻辑
            if (lock.releaseLock(requestId)) {
                System.out.println("释放锁成功");
            } else {
                System.out.println("释放锁失败");
            }
        } else {
            System.out.println("获取锁失败");
        }
        jedis.close();
    }
}

4. 优化分布式锁

4.1 防止锁误删

在上面的实现中，锁的释放是通过直接删除键来实现的，但这可能导致误删的情况。可以使用Lua脚本保证锁的释放操作是原子的。

package cn.juwatech.lock;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisDistributedLock {
    private static final String LOCK_KEY = "distributed_lock";
    private static final int EXPIRE_TIME = 30000; // 锁过期时间，单位毫秒
    private static final String RELEASE_LOCK_SCRIPT =
            "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
            "return redis.call('del', KEYS[1]) " +
            "else " +
            "return 0 " +
            "end";
    private Jedis jedis;
    public RedisDistributedLock(Jedis jedis) {
        this.jedis = jedis;
    }
    public boolean acquireLock(String requestId) {
        String result = jedis.set(LOCK_KEY, requestId, "NX", "PX", EXPIRE_TIME);
        return "OK".equals(result);
    }
    public boolean releaseLock(String requestId) {
        Object result = jedis.eval(RELEASE_LOCK_SCRIPT, 1, LOCK_KEY, requestId);
        return 1L == result;
    }
}

4.2 续租机制

为了防止锁的持有者因为某些原因未能及时释放锁，可以实现续租机制，即在锁快过期时，持有者可以续租锁，延长锁的有效期。

package cn.juwatech.lock;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisDistributedLock {
    private static final String LOCK_KEY = "distributed_lock";
    private static final int EXPIRE_TIME = 30000; // 锁过期时间，单位毫秒
    private static final String RENEW_LOCK_SCRIPT =
            "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
            "return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]) " +
            "else " +
            "return 0 " +
            "end";
    private Jedis jedis;
    public RedisDistributedLock(Jedis jedis) {
        this.jedis = jedis;
    }
    public boolean acquireLock(String requestId) {
        String result = jedis.set(LOCK_KEY, requestId, "NX", "PX", EXPIRE_TIME);
        return "OK".equals(result);
    }
    public boolean releaseLock(String requestId) {
        Object result = jedis.eval(RELEASE_LOCK_SCRIPT, 1, LOCK_KEY, requestId);
        return 1L == result;
    }
    public boolean renewLock(String requestId) {
        Object result = jedis.eval(RENEW_LOCK_SCRIPT, 1, LOCK_KEY, requestId, String.valueOf(EXPIRE_TIME));
        return 1L == result;
    }
}

5. 集成Spring Boot

在实际项目中，可以将上述代码集成到Spring Boot项目中，通过Spring管理Jedis实例。

5.1 配置Redis

在application.properties中配置Redis连接信息：

spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379

5.2 配置类

package cn.juwatech.config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import redis.clients.jedis.Jedis;
@Configuration
public class RedisConfig {
    @Bean
    public Jedis jedis() {
        return new Jedis("localhost", 6379);
    }
}

5.3 使用Redis分布式锁

package cn.juwatech.service;
import cn.juwatech.lock.RedisDistributedLock;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import redis.clients.jedis.Jedis;
@Service
public class LockService {
    @Autowired
    private Jedis jedis;
    public void performTaskWithLock() {
        RedisDistributedLock lock = new RedisDistributedLock(jedis);
        String requestId = "unique_request_id";
        
        if (lock.acquireLock(requestId)) {
            try {
                System.out.println("获取锁成功");
                // 执行业务逻辑
            } finally {
                if (lock.releaseLock(requestId)) {
                    System.out.println("释放锁成功");
                } else {
                    System.out.println("释放锁失败");
                }
            }
        } else {
            System.out.println("获取锁失败");
        }
    }
}

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