分布式锁场景

在分布式环境下多个操作需要以原子的方式执行

首先启一个springboot项目,再引入redis依赖包:


<!

<dependency>

    <groupId>org.springframework.boot</groupId>

    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>

    <version>2.2.2.RELEASE</version>

</dependency>

以下是一个扣减库存的接口作为例子:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                if (stock > 0) {

                        int realStock = stock - 1;

                        stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                        System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                } else {

                        System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                }

                return "end";

        }

}

1.单实例应用场景

以上代码使用JMeter压测工具进行调用,设置参数为:

Number Of Threads[users]:100

Ramp Up Period[in seconds]:0

Loop Count:2

用单个web调用,结果出现并发问题:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_redis 

解决方案:加入同步锁(synchronized)


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                synchronized(this) {

                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                        if (stock > 0) {

                                int realStock = stock - 1;

                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                                System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                        } else {

                                System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                        }

                        return "end"; 

                }

        }

}


2.多实例分布式场景

以上代码,比如有多个应用程序,用nginx做负载均衡,进行同时调用压测

两个程序存在同样的扣减,出现并发现象。

第一个应用扣减结果显示:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_压测_02 

第二个应用扣减结果显示:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_压测_03 

解决方案:redis的setnx方法(可参考SETNX的api)

多个线程setnx调用时,有且仅有一个线程会拿到这把锁,所以拿到锁的执行业务代码,最后释放掉锁,代码如下:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                String lockkey = "lockkey";

                Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx

                if(!result) {

                        return "";

                }

                int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                if (stock > 0) {

                        int realStock = stock - 1;

                        stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                        System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                } else {

                        System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                }

                springRedisTemplate.delete(lockkey);

                return "end"; 

        }

}

调用200次,压测结果显示还是有问题,只减掉了一部分:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_压测_04 

这时,加大压测次数,结果正常了:

第一个应用扣减结果显示:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_spring_05 

第二个应用扣减结果显示:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_java_06 

这个只是因为加大了调用次数,执行业务代码需要一点时间,这段时间拒绝了很多等待获取锁的请求。但是,还是有问题,假如redis服务挂掉了,抛出异常了,这时锁不会被释放掉,出现死锁问题,可以添加try catch处理,代码如下:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                String lockkey = "lockkey";

                try{

                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx

                        if(!result) {

                                return "";

                        }

                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                        if (stock > 0) {

                                int realStock = stock - 1;

                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                                System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                        } else {

                                System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                        }

                }finally{

                        springRedisTemplate.delete(lockkey);

                }

                return "end"; 

        }

}

这时,Redis服务挂掉导致死锁的问题解决了,但是,如果服务器果宕机了,又会导致锁不能被释放的现象,所以可以设置超时时间为10s,代码如下:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                String lockkey = "lockkey";

                try{

                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue",10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx

                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx

                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);

                        if(!result) {

                                return "";

                        }

                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                        if (stock > 0) {

                                int realStock = stock - 1;

                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                                System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                        } else {

                                System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                        }

                }finally{

                        springRedisTemplate.delete(lockkey);

                }

                return "end"; 

        }

}

这时,如果有一个线程执行需要15s,当执行到10s时第二个线程进来拿到这把锁,会出现多个线程拿到同一把锁执行,在第一个线程执行完时会释放掉第二个线程的锁,以此类推…就会导致锁的永久失效。所以,只能自己释放自己的锁,可以给当前线程取一个名字,代码如下:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                String lockkey = "lockkey";

                String clientId = UUID.randomUUID().toString();

                try{

                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,clientId ,10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx

                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx

                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);

                        if(!result) {

                                return "";

                        }

                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                        if (stock > 0) {

                                int realStock = stock - 1;

                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                                System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                        } else {

                                System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                        }

                }finally{

                        springRedisTemplate.delete(lockkey);

                }

                return "end"; 

        }

}


永久失效的问题解决了,但是,如果第一个线程执行15s,还是会存在多个线程拥有同一把锁的现象。所以,需要续期超时时间,当一个线程执行5s后对超时时间进行续期都10s,就可以解决了,续期设置可以借助redission工具。


Redission使用

Redission分布式锁实现原理:

<ignore_js_op>Redis实现高并发分布式锁_压测_07

pom.xml


<dependency>

        <groupId>org.redisson</groupId>

        <artifactId>redisson</artifactId>

        <version>3.6.5</version>

</dependency>


Application.java启动类


@bean

public Redission redission {

        //此为单机模式

        Config config = new Config();

        config.useSingleServer().setAddress("redis://120.0.0.1:6379").setDatabase(0);

        return (Redission)Redission.creat(config);

}


最终解决以上所有问题的代码如下:


@RestController

public class IndexController {

        @Autowired

        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

        @Autowired

        private Redissionredission;


        @RequestMapping("/deduct_stock")

        public Stirng deductStock() {

                String lockkey = "lockkey";

                //String clientId = UUID.randomUUID().toString();

                RLock lock = redission.getLock();

                try{

                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,clientId ,10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx

                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx

                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);

                        //加锁:redission默认超时时间为30s,每10s续期一次,也可以自己设置时间

                        lock.lock(60,TimeUnit.SECONDS);

                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)

                        if (stock > 0) {

                                int realStock = stock - 1;

                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)

                                System.out.println(扣减成功,剩余库存:" + realStock + "");

                        } else {

                                System.out.println(扣减失败,库存不足!" );

                        }

                }finally{

                        lock.unlock();

                        //springRedisTemplate.delete(lockkey);

                }

                return "end"; 

        }

}

高并发分布式锁的问题得到解决。