Redis - 分布式锁 | BangjinHu's Blog

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Redis - 分布式

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分布式锁(多JVM)

控制分布式系统有序的去对共享资源进行操作，通过互斥来保持一致性

实现原理

互斥性：保证同一时间只有一个客户端可以拿到锁，也就是可以对共享资源进行操作
安全性：只有加锁的服务才能有解锁权限，也就是不能让a加的锁，bcd都可以解锁，如果都能解锁那分布式锁就没啥意义了

可能出现的情况就是a去查询发现持有锁，就在准备解锁，这时候忽然a持有的锁过期了，然后b去获得锁，因为a锁过期，b拿到锁，这时候a继续执行第二步进行解锁如果不加校验，就将b持有的锁就给删除了
避免死锁：出现死锁就会导致后续的任何服务都拿不到锁,不能再对共享资源进行任何操作了
保证加锁与解锁操作是原子性操作

这个其实属于是实现分布式锁的问题，假设a用redis实现分布式锁，假设加锁操作，操作步骤分为两步：1. 设置key set（key，value）。2. 给key设置过期时间，假设现在a刚实现set后，程序崩了就导致了没给key设置过期时间就导致key一直存在就发生了死锁。

为了确保分布式锁可用，我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件：

互斥性：在任意时刻，只有一个客户端能持有锁
不会发生死锁：即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁
具有容错性：只要大部分的Redis节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁
解铃还须系铃人：加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解

如何实现分布式锁?

使用redis实现分布式锁

set key value ex time nx

set()多参数，高版本jedis使用

public class RedisTool {
      private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
      private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
      private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
      /**
      \* 尝试获取分布式锁
      \* @param jedis Redis客户
      \* @param lockKey 锁
      \* @param requestId 请求标识
      \* @param expireTime 超期时间
      \* @return 是否获取成功
      */
      public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
      String result = **jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);**
      if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
          return true;
      }
      return false;
      }
}

第一个为key，我们使用key来当锁，因为key是唯一的。
第二个为value，我们传的是requestId，很多童鞋可能不明白，有key作为锁不就够了吗，为什么还要用到value？原因就是我们在上面讲到可靠性时，分布式锁要满足第四个条件解铃还须系铃人，通过给value赋值为requestId，我们就知道这把锁是哪个请求加的了，在解锁的时候就可以有依据。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
第三个为nxxx，这个参数我们填的是NX，意思是SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，我们进行set操作；若key已经存在，则不做任何操作；
第四个为expx，这个参数我们传的是PX，意思是我们要给这个key加一个过期的设置，具体时间由第五个参数决定。
第五个为time，与第四个参数相呼应，代表key的过期时间

set()加入了NX参数，可以保证如果已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，满足互斥性。其次，由于我们对锁设置了过期时间，即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会因为到了过期时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，因为我们将value赋值为requestId，代表加锁的客户端请求标识，那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端

 public static void wrongGetLock1(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
   Long result = jedis.setnx(lockKey, requestId);
     if (result == 1) {
         // 若在这里程序突然崩溃，则无法设置过期时间，将发生死锁
         jedis.expire(lockKey, expireTime);
     }
}

    setnx()方法作用就是SET IF NOT EXIST，expire()方法就是给锁加一个过期时间。乍一看好像和前面的set()方法结果一样，然而由于这是两条Redis命令，不具有原子性，如果程序在执行完setnx()之后突然崩溃，导致锁没有设置过期时间。那么将会发生死锁。网上之所以有人这样实现，是因为低版本的jedis并不支持多参数的set()方法

解锁

  public class RedisTool {
      private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L; 
      /****
       *** 释放分布式锁**
       *** @param jedis Redis客户端**
       *** @param lockKey 锁**
       *** @param requestId 请求标识**
       *** @return 是否释放成功**
       ***/
       public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
           //首先获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等，如果相等则删除锁（解锁
          String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
         Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
           return true;
         }
        return false;
    }
 }
//就是在eval命令执行Lua代码的时候，Lua代码将被当成一个命令去执行，并且直到eval命令执行完成，Redis才会执行其他命令。

错误解锁

public static void wrongReleaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {       
    // 判断加锁与解锁是不是同一个客户端
    if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) {
        // 若在此时，这把锁突然不是这个客户端的，则会误解锁
        jedis.del(lockKey);
    }
}

存在问题：问题在于如果调用jedis.del()方法的时候，这把锁已经不属于当前客户端的时候会解除他人加的锁。那么是否真的有这种场景?答案是肯定的，比如客户端A加锁，一段时间之后客户端A解锁，在执行jedis.del()之前，锁突然过期了，此时客户端B尝试加锁成功，然后客户端A再执行del()方法，则将客户端B的锁给解除了

setnx + 过期时间依旧存在问题

在高并发场景下，会出现误删不是自己的锁，删除掉别人的锁，出现一个锁永久性失效的问题

使用uuid解决，判断clientId跟redis中那把锁的value值是否一致，一致的话，才能进行删除锁。但还会出现有多个线程执行同一个代码块，对超时的锁进行续命，那么可以尝试使用==Redisson==实现分布式锁，这是Redis官方提供的Java组件。

引入依赖

在启动类中注入 redisson 的bean，可以在配置文件中添加redis的连接地址、参数，然后在代码中引入配置文件

@SpringBootApplication
public class RedissonApplication {
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(RedissonApplication.class, args);
	}
	@Bean
	Redisson redissonSentinel() {
		//支持单机，主从，哨兵，集群等模式
		//此为哨兵模式
		Config config = new Config();
		config.useSentinelServers()
				.setMasterName("mymaster")
				.addSentinelAddress("redis://192.168.1.1:26379")
				.setPassword("123456");
		return (Redisson)Redisson.create(config);
	}
}

在redis中，设置一个库存数量为100

@Test
public void test() throws Exception {
	//设置一个key，aaa商品的库存数量为100
	stringRedisTemplate.opsForValue().set("aaa","100");
	Assert.assertEquals("100", stringRedisTemplate.opsForValue().get("aaa"));
}

String lockKey = "testRedisson";//分布式锁的key
@Test
public void testDistributed(){
	//执行的业务代码
	for(int i=0; i < 55; i++){
		RLock lock = redisson.getLock(lockKey);
		lock.lock(60, TimeUnit.SECONDS); //设置60秒自动释放锁  （默认是30秒自动过期）
		int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("aaa").toString());
		if(stock > 0){
			stringRedisTemplate.opsForValue().set("aaa",(stock-1)+"");
			System.out.println("test2_:lockkey:"+lockKey+",stock:"+(stock-1)+"");
		}
		lock.unlock(); //释放锁
	}
}