分布式锁与分布式锁使用 Redis 和 Spring Boot 进行调度锁(不带 ShedLock)

简介: 分布式锁是分布式系统中用于同步多节点访问共享资源的机制,防止并发操作带来的冲突。本文介绍了基于Spring Boot和Redis实现分布式锁的技术方案,涵盖锁的获取与释放、Redis配置、服务调度及多实例运行等内容,通过Docker Compose搭建环境,验证了锁的有效性与互斥特性。

什么是分布式锁?

分布式锁是分布式系统中使用的一种机制,用于跨多个节点或进程同步对共享资源或关键部分的访问。分布式锁有助于防止多个节点或进程并发访问或修改共享资源。

技术堆栈

  • Spring Boot
  • Redis
  • Docker

SpringBoot应用程序

锁定操作请求

[GET] http://localhost:8080/perform/{lockKey}

创建 Docker Compose文件

version: '3.8'
services:
  redis:
    container_name: redis
    image: redis
    command: redis-server --appendonly yes
    ports:
      - "6379:6379"
  redis-insight:
    image: redislabs/redisinsight
    container_name: redis-insight
    ports:
      - 8001:8001

运行docker-compose up -d命令。

依赖关系

Spring Boot 版本:3.1.0
Java 版本:17

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
    <!--Redis-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>redis.clients</groupId>
        <artifactId>jedis</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

Spring Boot 启动类

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class SpringRedisDistributedLockApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringRedisDistributedLockApplication.class, args);
    }
}

@EnableScheduling:用于在 Spring 应用程序中启用任务调度。

Redis配置

@Configuration
public class RedisConfig {
    @Bean
    public RedisConnectionFactory redisConnectionFactory() {
        return new LettuceConnectionFactory("localhost", 6379);
    }
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate() {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory());
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new Jackson2JsonRedisSerializer<Object>(Object.class));
        return template;
    }
}

LockController

@RestController
public class LockController {
    @Autowired
    private LockService lockService;
    @GetMapping("/perform/{lockKey}")
    public String performOperation(@PathVariable String lockKey) throws InterruptedException {
        lockService.performWithLock(lockKey);
        return "Operation completed";
    }
}

LockService

@Service
@Slf4j
public class LockService {
    private final RedisDistributedLock lock;
    @Autowired
    public LockService(RedisDistributedLock lock) {
        this.lock = lock;
    }
    public void performWithLock(String lockKey) throws InterruptedException {
        if (lock.acquireLock(lockKey, 15000, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
            log.info("Lock acquired. Operation started.");
            Thread.sleep(200);
            log.info("Operation completed.");
            // if you want, you can release lock.
            // lock.releaseLock(lockKey);
        } else {
            log.error("Failed to acquire lock. Resource is busy.");
        }
    }
}

Redis分布式锁

@Component
public class RedisDistributedLock {
    private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    @Autowired
    public RedisDistributedLock(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }
    public boolean acquireLock(String lockKey, long timeout, TimeUnit unit) {
        return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked", timeout, unit);
    }
    public void releaseLock(String lockKey) {
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
}

acquireLock() :该方法以超时和时间单位作为参数,确定锁定的时间长度。如果成功获取锁,该方法返回true。

releaseLock() :该方法负责释放分布式锁。它使用 的 delete 方法来删除指定的键。RedisTemplate

发送 HTTP 请求

ab -n 10 -c 5 “http://localhost:8080/perform/lock-key”

请求计数:10
并发请求计数:5

我们使用第一个 HTTP 请求对密钥执行锁定操作。

1x =>锁定获取
9x ==>锁获取失败

定时服务

@Component
@Slf4j
public class CronService {
    private final RedisDistributedLock lock;
    private final String LOCK_KEY = "lock-key";
    @Autowired
    public CronService(RedisDistributedLock lock) {
        this.lock = lock;
    }
    @Scheduled(fixedDelay = 15000L)
    private void cronMethod() throws InterruptedException {
        log.info("Cron job running..");
        if (lock.acquireLock(this.LOCK_KEY, 15000, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
            log.info("Lock acquired. Operation started.");
            Thread.sleep(200);
            log.info("Operation completed.");
        } else {
            log.error("Failed to acquire lock. Resource is busy.");
        }
    }
}

fixedDelay 属性指定上次执行结束与下一次执行开始之间的时间延迟。

更改服务器端口

server.port=0

我们将端口号设置为 0 以运行多个实例。

允许多个实例

Edit Configurations => Modify options => Allow multiple instances

运行 2 个 Spring Boot 实例

Job 方法触发了 2 个实例,但 if 块中的代码不会同时执行两次。由于 Redis 锁,一项操作始终处于阻塞状态。

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