分布式锁原理及使用

梦里梦外; 2023-10-11 18:35 6阅读 0赞

### 一、本地锁 ###

![cb791076b1ff4f608e12c8b1096a6759.png][]

**锁-时序问题：**![821e9fec04df48f6a6e4ea49f34b3953.png][]

### 二、分布式锁演进 ###

#### 1、基本原理 ####

![747eaf0e28a64ff6a55455680797f534.png][]

我们可以同时去一个地方“占坑”，如果占到，就执行逻辑。否则就必须等待，直到释放锁。占坑可以去Redis，也可以去数据库，可以去任何大家都可以访问到的地方。等待可以**自旋**的方式。

#### 2、阶段一 ####

![c4c74f74c7a24366b974258c55d21d41.png][]

[Redis官网NX参数说明][Redis_NX]

NX – 只有键key不存在的时候才会设置key的值。

> 解读：每个线程在访问时，先会去判断这个“坑位”有没有加锁，如果没有加锁，则自己占住加锁(然后获取数据,从缓存/数据库)，别人来的时候看到加锁就会等待，当从坑位离开时，会删除锁，然后其他的才会继续站位。

进入redis:

> > docker exec -it redis redis-cli
> 
> \# 可以多开几个窗口进行测试  
> 127.0.0.1:6379> set lock 1 NX  
> OK

阶段一示例代码：

#### 3、阶段二 ####

![a9fae57688bd4f08b7ec6a95777c97b4.png][]

阶段二示例代码：

Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock", uuid,500, TimeUnit.SECONDS);//设置过期时间和占位原子性

#### 4、阶段三 ####

![1ac7e5cd2a924bd1b07b3a7ca4bdffeb.png][]

阶段三示例代码：

String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        ValueOperations<String, String> ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
        Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock", uuid,500, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock) {
            Map<String, List<Catalog2Vo>> categoriesDb = getCategoryMap();
          	//删除锁
            //先去redis查询下保证当前的锁是自己的
            //获取值对比，对比成功删除= 丢失原子性--->需要解决
            String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
            if (uuid.equals(lockValue)) {
              //删除我自己的锁
              stringRedisTemplate.delete("lock");
            }
            return categoriesDb;
        }else {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 睡眠0.1s后，重新调用 //自旋
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }

#### 5、阶段四 ####

![58e484cc234443ef8cffc16a59c5aff2.png][]

阶段四示例代码：

String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        ValueOperations<String, String> ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
        Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock", uuid,500, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock) {
            Map<String, List<Catalog2Vo>> categoriesDb = getCategoryMap();
            String lockValue = ops.get("lock");
            // get和delete原子操作
            String script = "if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1] then\n" +
                "    return redis.call(\"del\",KEYS[1])\n" +
                "else\n" +
                "    return 0\n" +
                "end";
            stringRedisTemplate.execute(
                new DefaultRedisScript<Long>(script, Long.class), // 脚本和返回类型
                Arrays.asList("lock"), // 参数
                lockValue); // 参数值，锁的值
            return categoriesDb;
        }else {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 睡眠0.1s后，重新调用 //自旋
            return getCatalogJsonDbWithRedisLock();
        }

#### 6、最终形态 ####

![7dd75d0499a2451b92392e80f9658168.png][]

#### 分布式锁代码 ####

//分布式锁三级分类查询
        @Override
        public HashMap<String, List<Catalog2Vo>> getCatalogJsonFromDbWithRedisLock(){
            //先去缓存查
            String catalogListCache = stringRedisTemplate.opsForValue().get("catalogListCache");
    
            //缓存有 直接返回
            if(catalogListCache!= null){
                HashMap<String, List<Catalog2Vo>> stringListHashMap = JSON.parseObject(catalogListCache, new TypeReference<HashMap<String, List<Catalog2Vo>>>() {
                });
                System.out.println("缓存命中");
                return stringListHashMap;
            }else {
                //1去redis占锁
                String uuid = UUID.randomUUID().toString();
                ValueOperations<String, String> ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
                //占坑 给时间 原子性操作
                Boolean lock = ops.setIfAbsent("lock",uuid, 30, TimeUnit.SECONDS);
                if (lock) { //获取锁成功
                    System.out.println("获取分布式锁成功...");
                    try {
                        //执行业务
                        //redis没有去数据库查
                        HashMap<String, List<Catalog2Vo>> dbmap = catalogList();
                        String s = JSON.toJSONString(dbmap);
    
                        //如果数据库查到也是null
                        if(s == null || StringUtils.isEmpty(s)){
                            //缓存穿透 短暂缓存null值
                            stringRedisTemplate.opsForValue().set("catalogListCache",s,30, TimeUnit.SECONDS);
                        }
                        //加入缓存时间  随机值 解决雪崩问题
                        Random random = new Random();
                        int i = random.nextInt(300);
                        //查完放入缓存
                        stringRedisTemplate.opsForValue().set("catalogListCache",s,300+i, TimeUnit.SECONDS);
                        return dbmap;
                    }finally {
                        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
                        //删除锁
                        stringRedisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(script, Long.class), Arrays.asList("lock"), uuid);
                    }
    
                }else{ //没有获取锁 自旋等待
                    System.out.println("获取分布式锁失败...等待重试...");
                    //加锁失败...重试机制
                    //休眠一百毫秒
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    return getCatalogJsonFromDbWithRedisLock();
                }
            }
    
        }

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[Redis_NX]: http://www.redis.cn/commands/set.html
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