Redis的分布式锁
2024-08-27 22:38:31
一、锁的作用
当多线程执行某一业务时（特别是对数据的更新、新增）等操作,可能就会出现多个线程对同一条数据进行修改。其最终的结果一
定与你期望的结果“不太一样”，这就与需要一把锁来控制线程排排队了 - java内部为我们提供了解决方案，可以使用synchronized
或Lock等方式来实现。
但是在生产过程中，因为性能的关系，多数公司都会采用多台服务器来搭建”分布式”。一条请求过来之后，不一定会打到哪台服务
器上，这就保证不了多台服务器的某一”关键业务”同一时间只会有一条线程进行执行。这时就需要一个“媒介”来充当"锁"这个角色,这
个“媒介”需要满足一些特性才能胜任这个工作：
（1）各个服务器都可以对其进行获取和操作（基于数据库的实现方式）；
（2）高性能的获取和释放锁；
（3）具备非阻塞锁特性，如果获取不到锁则立即返回失败；
（4）具备锁等待的特性，即没有获取到锁将继续等待获取锁；
（5）具有锁失效机制，防止死锁；
（6）具备可重入特性；
二、分布式锁的一种实现
高性能、失效时间、可重入、非阻塞等特性，Redis都能满足，所以基于Redis实现是解决分布式锁的一种方式。基于Redis的分布式
锁的实现思想：
A、加锁
1、计算开始时间，防止一直获取不到锁而死循环；
2、根据系统名称：业务名称：主键ID来创建一个分布式锁的key；
3、循环获取分布式锁（尝试时间=当前时间-开始时间<5000毫秒）；
4、使用setnx方法获取分布式锁（key,value - 当前系统时间+"$TRUE"，失效时间 - 10毫秒）；
5、如果设置成功则获取分布式锁成功，返回true；
6、如果获取失败则睡5毫秒，继续尝试，直到过了时间；
7、如果时间之内没有获取到分布式所，则返回失败；
B、解锁
1、根据系统号，业务名称，主键拼接分布式锁的key；
2、根据key获取到真实的key（使用keys方法）；
3、判断真实的key是否为存在，是否唯一，如果否则为空；
4、如果key唯一则进行删除；
栗子：
/**
* Jedis的工具类.
*/
public class JedisUtil {
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(JedisUtil.class);
private static Map<String, JedisUtil> uniqueInstance = new HashMap();
private JedisPool jedisPool;
private static JedisUtil jedisUtil = null; public JedisUtil() {
super();
} /**
* 选择需要链接哪个库
* @param serverName
*/
public JedisUtil(String serverName) {
if (StringUtils.isBlank(serverName)) {
throw new RuntimeException("请指定Redis主或从库!");
} else {
//实际使用需从配置文件中获取
String ip = "127.0.0.1";
Integer port = 6379;
String pwd = "test";
//仅仅是测试用
String redisPoolMaxActive = "30";
if ("master".equals(serverName)) {
//链接到主库
this.initialPool(ip, port, pwd, redisPoolMaxActive);
}else{
//可以链接为别的Redis库
}
}
} /**
* 初始化jedisPool
* @param ip
* @param port
* @param pwd
* @param redisPoolMaxActive
*/
private void initialPool(String ip, int port, String pwd, String redisPoolMaxActive) {
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
//最大连接数，默认8个
config.setMaxTotal(256);
//最大空闲连接数，默认8个
config.setMaxIdle(256);
if (StringUtils.isNotBlank(redisPoolMaxActive)) {
Integer redisPoolMaxActiveInt = Integer.valueOf(Integer.parseInt(redisPoolMaxActive));
if (redisPoolMaxActiveInt.intValue() > 512) {
redisPoolMaxActiveInt = Integer.valueOf(512);
} config.setMaxTotal(redisPoolMaxActiveInt.intValue());
config.setMaxIdle(redisPoolMaxActiveInt.intValue());
}
//获取连接时的最大等待毫秒数
config.setMaxWaitMillis(1000L);
//在获取连接的时候检查有效性,默认false
config.setTestOnBorrow(true);
config.setTestOnReturn(true);
//在空闲时检查有效性,默认false
config.setTestWhileIdle(true);
//每次逐出检查时 逐出的最大数目。如果为负数就是: 1/abs(n), 默认3
config.setNumTestsPerEvictionRun(-1);
//逐出扫描的时间间隔(毫秒) 如果为负数,则不运行逐出线程, 默认-1
config.setTimeBetweenEvictionRunsMillis(30000L);
//逐出连接的最小空闲时间，默认1800000毫秒(30分钟)
config.setMinEvictableIdleTimeMillis(720000L);
//对象空闲多久后逐出,当空闲时间>该值且空闲连接 > 最大空闲数时直接逐出,不再根据MinEvictableIdleTimeMillis判断 (默认逐出策略)
config.setSoftMinEvictableIdleTimeMillis(360000L);
this.jedisPool = new JedisPool(config, ip, port, 2000, pwd);
LogUtils.info(LOG, "jedisPool init finish", new Object[]{"jedisPool", this.jedisPool});
} /**
* 单例获取jedisPool
* @param serverName Redis库的名称
* @return
*/
public static JedisUtil getInstance(String serverName) {
jedisUtil = (JedisUtil)uniqueInstance.get(serverName);
if(jedisUtil == null) {
Class var1 = JedisUtil.class;
synchronized(JedisUtil.class) {
jedisUtil = (JedisUtil)uniqueInstance.get(serverName);
if(jedisUtil == null) {
jedisUtil = new JedisUtil(serverName);
uniqueInstance.put(serverName, jedisUtil);
}
}
}
return jedisUtil;
} public Long setnx(String key, String value, int expireTime, int dbIndex) {
Jedis jedis = null; Long var1;
try {
jedis = this.jedisPool.getResource();
jedis.select(dbIndex);
Long ret = jedis.setnx(key, value);
if(ret.longValue() == 1L && expireTime > 0) {
jedis.expire(key, expireTime);
} var1 = ret;
} catch (Exception var11) {
LogUtils.error(LOG, "redis setnx error. ", var11, new Object[0]);
throw var11;
} finally {
if(jedis != null) {
jedis.close();
} } return var1;
} /**
* 查找key
* @param sKey
* @param index
* @return
*/
public Set<String> key(String sKey, int index) {
Jedis jedis = null; Set var2;
try {
jedis = this.jedisPool.getResource();
jedis.select(index);
var2 = jedis.keys(sKey);
} catch (Exception var8) {
LogUtils.error(LOG, "redis key error. ", var8, new Object[0]);
throw var8;
} finally {
if(jedis != null) {
jedis.close();
} } return var2;
} /**
* 删除key
* @param sKey
* @param index
* @return
*/
public Long del(String sKey, int index) {
Jedis jedis = null; Long var3;
try {
jedis = this.jedisPool.getResource();
jedis.select(index);
var3 = jedis.del(sKey);
} catch (Exception var8) {
LogUtils.error(LOG, "redis del error. ", var8, new Object[0]);
throw var8;
} finally {
if(jedis != null) {
jedis.close();
} } return var3;
}
}
分布式锁的工具类：
public class LockRedisService {
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(LockRedisService.class);
private static final Integer EXPIRE_SECOND = Integer.valueOf(10);
public LockRedisService() {}
/**
* 尝试获取分布式锁
* @param systemName 系统名称
* @param business 业务名称
* @param keyfix 主键
* @return
*/
public static Boolean tryLock(String systemName, String business, String keyfix) {
long start = System.currentTimeMillis();
String key = String.format("lock:%s:%s:%s", new Object[]{systemName, business, keyfix});
LogUtils.info(LOG, "尝试获取分布式锁", new Object[]{"key", key});
do {
try {
long ret = JedisUtil.getInstance("master").setnx(key, System.currentTimeMillis() + "$TRUE", EXPIRE_SECOND, 1).longValue();
if(ret == 1L) {
LogUtils.info(LOG, "成功获得分布式锁", new Object[]{"key", key});
return Boolean.TRUE;
}
Thread.sleep(5L);
} catch (Exception var8) {
LogUtils.error(LOG, "获取锁失败", var8, new Object[0]);
}
} while(System.currentTimeMillis() - start < 5000L);
LogUtils.warn(LOG, "获取分布式锁失败", new Object[]{"key", key});
return Boolean.FALSE;
}
/**
* 解锁
* @param systemName 系统名称
* @param business 业务名称
* @param keyfix 主键
* @return
*/
public static Boolean unlock(String systemName, String business, String keyfix) {
String key = String.format("lock:%s:%s:%s", new Object[]{systemName, business, keyfix});
try {
//1为使用哪个Redis库，正常应该写为枚举类
Set<String> realKeySet = JedisUtil.getInstance("master").key(key,1);
if(CollectionUtils.isEmpty(realKeySet)) {
return null;
} else if(realKeySet.size() > 1) {
LogUtils.warn(LOG, "lock key 通配符存在多个", new Object[]{"key", key});
return null;
} else {
String realKey = (String)realKeySet.iterator().next();
JedisUtil.getInstance("master").del(realKey, 1);
}
} catch (Exception var5) {
LogUtils.error(LOG, "解锁失败", var5, new Object[0]);
}
LogUtils.info(LOG, "解锁成功", new Object[]{"key", key});
return Boolean.valueOf(true);
}
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//获取cpu的核心数
int count = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//创建线程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(count, count * 10,
60L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(40960), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
//多线程执行业务
threadPool.execute(()->{
String bussiness = "测试分布式锁";
String key = "TestLock:" + 123;
//尝试获取分布式锁
if (LockRedisService.tryLock("测试系统", bussiness, key)) {
System.out.println("---获取分布式锁成功---");
try {
//可能会抛出异常
System.out.println("执行逻辑");
}catch (Exception e){
System.out.println("执行逻辑错误: "+e);
}finally {
//执行完毕后解锁
LockRedisService.unlock("测试系统", bussiness, key);
}
}else {
System.out.println("获取分布式锁失败");
}
});
}
}
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