redis分布式锁的正确使用姿势

拼搏现实的明天。 2022-05-01 12:12 304阅读 0赞

# 1、分布式锁概述 #

分布式锁常见的实现方式：

*  数据库乐观锁
 *  基于redis实现分布式锁
 *  基于zookeeper实现分布式锁

分布式锁的要求：

*  互斥性
 *  安全性：锁只能被持有该锁的用户删除，而不能被其他用户删除
 *  不能死锁
 *  容错性：当部分节点宕机，客户端仍能获取锁或者释放锁

分布式锁应用场景：

*  库存扣减，防止超卖

# **2、redis分布式锁** #

## 2.1、常见实现方式 ##

### 2.1.1、实现代码 ###

public String deductStock() {
        String lockKey = "product_001";
        try {
           /*Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "aaa"); //jedis.setnx
            stringRedisTemplate.expire(lockKey, 30, TimeUnit.SECONDS); //设置超时*/
            //为解决原子性问题将设置锁和设置超时时间合并
            Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "aaa", 10, TimeUnit.SECONDS);
    
            //未设置成功，当前key已经存在了，直接返回错误
            if (!result) {
                return "error_code";
            }
            //业务逻辑实现，扣减库存
            ....
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            stringRedisTemplate.delete(lockKey);
        }
        return "end";
    }

### 2.1.2、问题及解决方案 ###

上述代码可以看到，当前锁的失效时间为10s，如果当前扣减库存的业务逻辑执行需要15s时，高并发时会出现问题：

1.  线程1，首先执行到10s后，锁(product\_001)失效；
2.  线程2，在第10s后同样进入当前方法，此时加上锁(product\_001)；
3.  当执行到15s时，线程1删除线程2加的锁(product\_001)；
4.  线程3，可以加锁 .... 如此循环，实际锁已经没有意义；

解决方案：

*  定义一个子线程，定时去查看是否存在主线程的持有当前锁，如果存在则为其延长过期时间

## 2.2、基于Redission实现方式 ##

### 2.2.1、Redission简介 ###

Jedis是Redis的Java实现的客户端，其API提供了比较全面的Redis命令的支持。Redission也是Redis的客户端，相比于Jedis功能简单。Jedis简单使用阻塞的I/O和redis交互，Redission通过Netty支持非阻塞I/O。

Redission封装了锁的实现，其继承了java.util.concurrent.locks.Lock的接口，让我们像操作我们的本地Lock一样去操作Redission的Lock。

常用API：

RLock redissonLock = redission.getLock（）；
    redissionLock.lock(30,TmieUnit.SECONDS)；加锁并设置锁的存活时间
    redissionLock.unLock()；解锁

### 2.2.2、实现原理 ###

![图片][e187378269d26da6c78bb2bac99e06bb.png]

*  多个线程去执行lock操作，仅有一个线程能够加锁成功，其它线程循环阻塞；
 *  加锁成功，锁超时时间默认30s，并开启后台线程(子线程)，加锁的后台会每隔10秒去检测线程持有的锁是否存在，还在的话，就延迟锁超时时间，重新设置为30s，即锁延期；
 *  对于原子性，Redis分布式锁底层借助Lua脚本实现锁的原子性。锁延期是通过在底层用Lua进行延时，延时检测时间是对超时时间timeout /3；

### 2.2.3、**简单实现代码** ###

public String deductStockRedission() {
        String lockKey = "product_001";
        RLock rlock = redission.getLock(lockKey);
        try {
            rlock.lock();
    
            //业务逻辑实现，扣减库存
            ....
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rlock.unlock();
        }
        return "end";
    }

### **2.2.4、Redission优点** ###

*  redisson所有指令都通过lua脚本执行，redis支持lua脚本原子性执行；
 *  redisson设置一个key的默认过期时间为30s,如果某个客户端持有一个锁超过了30s怎么办？redisson中有一个watchdog（看门狗），它会在你获取锁之后，每隔10秒帮你把key的超时时间设为30s，就算一直持有锁也不会出现key过期而其他线程获取到锁的问题了；

### 2.2.5、Redisson可重入锁 ###

Redisson存储锁的数据类型是 Hash类型，Hash数据类型的key值包含了当前线程信息。

![图片][9da30cde3ad04d13a941b175b3222262.png]

### 2.2.6、**问题及解决方案** ###

**a）主从同步问题**

当主Redis加锁了，开始执行线程，若还未将锁通过异步同步的方式同步到从节点，主节点就挂了，此时会把某一台从节点作为新的主节点，此时别的线程就可以加锁了，这样就出错了，怎么办？

解决方案：

*  采用zookeeper代替redis：由于zk集群的特点，其支持的是CP，而Redis集群支持的则是AP；
 *  redisson 提供了实现了redlock算法的RedissonRedLock；

下面说一下RedLock。

![图片][620f409f0a9def65e02459acf87aebe1.png]

假设有3个redis节点，这些节点之间既没有主从，也没有集群关系，客户端用相同的key和随机值在3个节点上请求锁，请求锁的超时时间应小于锁自动释放时间，当在2个（超过半数）redis上请求到锁的时候，才算是真正获取到了锁。如果没有获取到锁，则把部分已锁的redis释放掉。

RedLock缺点：

*  性能、资源：因为需要对多个节点分别加锁和解锁，而一般分布式锁的应用场景都是在高并发的情况下，所以耗时较长，对性能有一定的影响；

虽然RedLock解决了单点故障问题，但不太推荐使用。如果考虑高可用高并发推荐使用Redisson，考虑一致性推荐使用zookeeper。

**b）提高并发：分段锁**

由于Redission实际上就是将并行的请求，转化为串行请求，这样就降低了并发的响应速度，为了解决这一问题，可以采用分段的思想提高并发性。

参考文章：

[https://mp.weixin.qq.com/s/X2yJlbnWSR3eOQe4ayy3Yg][https_mp.weixin.qq.com_s_X2yJlbnWSR3eOQe4ayy3Yg]

[https://mp.weixin.qq.com/s/M3mEZ-tgwSS5PdX8MnWh0A][https_mp.weixin.qq.com_s_M3mEZ-tgwSS5PdX8MnWh0A]

[https://mp.weixin.qq.com/s/1yT01x32P5kaBFrbA5bzRg][https_mp.weixin.qq.com_s_1yT01x32P5kaBFrbA5bzRg]

[e187378269d26da6c78bb2bac99e06bb.png]: /images/20220119/d10558381b85467b8bd8b07eec44a400.png
[9da30cde3ad04d13a941b175b3222262.png]: /images/20220119/2600567ccb844635a39f70e34b665e41.png
[620f409f0a9def65e02459acf87aebe1.png]: /images/20220119/b17b4aa1e64b4018946b08a8e7804d6b.png
[https_mp.weixin.qq.com_s_X2yJlbnWSR3eOQe4ayy3Yg]: https://mp.weixin.qq.com/s/X2yJlbnWSR3eOQe4ayy3Yg
[https_mp.weixin.qq.com_s_M3mEZ-tgwSS5PdX8MnWh0A]: https://mp.weixin.qq.com/s/M3mEZ-tgwSS5PdX8MnWh0A
[https_mp.weixin.qq.com_s_1yT01x32P5kaBFrbA5bzRg]: https://mp.weixin.qq.com/s/1yT01x32P5kaBFrbA5bzRg