Redis的分布式锁简单实现

分布式篇

发布日期: 2022-01-15

随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，
这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，
这就是分布式锁要解决的问题！
分布式锁主流实现方案：

基于数据库实现分布式锁
基于缓存(Redis)
基于Zookeeper

每一种分布式锁解决方案都有各自的优缺点：

性能：Redis最高

可靠性：zookeeper最高

下面讲一下基于redis实现的分布式锁

set lock 200 nx ex 10
# EX second ：设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
# PX millisecond ：设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。 SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
# NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
# XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

多个客户端同时获取锁（setnx）
获取成功，执行业务逻辑{从db获取数据，放入缓存}，执行完成释放锁（del）

其他客户端等待重试

示例代码：

@GetMapping("testLock")
public void testLock(){
    //1获取锁，setnx
    Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "xxx");
    //2获取锁成功、查询num的值
    if(lock){
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        //2.1判断num为空return
        if(value!=null){
            return;
        }
        //2.2有值就转成成int
        int num = Integer.parseInt(value+"");
        //2.3把redis的num加1
        redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
         
        //2.4释放锁，del
        redisTemplate.delete("lock");
    }else{
        //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
        try {
            Thread.sleep(100);
            testLock();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

问题：setnx刚好获取到锁，业务逻辑出现异常，导致锁无法释放
解决：设置lock过期时间，自动释放锁。

优化，设置锁的过期时间

设置过期时间有两种方式：

首先想到通过expire设置过期时间（缺乏原子性：如果在setnx和expire之间出现异常，锁也无法释放）

在set时指定过期时间（推荐）
dis2

示例代码：

@GetMapping("testLock")
public void testLock(){
    //在redis中使用setnx  设置lock,并且设置过期时间3秒
    Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "chenjian",3,TimeUnit.SECONDS);
    if(lock){
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        //2.1判断num为空return
        if(value==null){
            return;
        }
        //2.2有值就转成成int
        int num = Integer.parseInt(value+"");
        //2.3把redis的num加1
        redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
        //此处模拟业务异常情况
        if(num==100){
            int a=1/0;
        }
        System.out.println("操作成功");
        //2.4 释放锁
        redisTemplate.delete("lock");
    }else {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        testLock();
    }

问题：可能会释放其他服务器的锁。

场景：如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下

index1业务逻辑没执行完，3秒后锁被自动释放。
index2获取到锁，执行业务逻辑，3秒后锁被自动释放。
index3获取到锁，执行业务逻辑
index1业务逻辑执行完成，开始调用del释放锁，这时释放的是index3的锁，导致index3的业务只执行1s就被别人释放。

最终等于没锁的情况。
解决：setnx获取锁时，设置一个指定的唯一值（例如：uuid）；释放前获取这个值，判断是否自己的锁

优化之UUID防误删

dis3
示例代码：

@GetMapping("testLock")
public void testLock(){
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    //在redis中使用setnx  设置lock,并且设置过期时间3秒
    Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,3,TimeUnit.SECONDS);
    if(lock){
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        //2.1判断num为空return
        if(value==null){
            return;
        }
        //2.2有值就转成成int
        int num = Integer.parseInt(value+"");

        //2.3把redis的num加1
        redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
        //此处模拟业务异常情况
        if(num==100){
            int a=1/0;
        }
        System.out.println("操作成功");

        //2.4 释放锁
        String lockValue = (String)redisTemplate.opsForValue().get("lock");
        if(uuid.equals(lockValue)){
            redisTemplate.delete("lock");
        }

    }else {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        testLock();
    }