--- theme: fancy --- 大家好呀，我是狂野君，最近总听说茅台的很火，正好今日闲来无事，准备自食其力，自己搞瓶茅台尝尝，怎么搞呢，当然是靠技术了，哈哈哈好了，废话不多说了，上干货了在并发编程中，我们通过锁，来避免由于竞争而造成的数据不一致问题。通常，我们以`synchronized 、Lock`来使用它（单机情况） **我们来看一个案例：** ### 高并发下单超卖问题 ``` @Autowired RedisTemplate redisTemplate; String maotai = "maotai20210321001";//茅台商品编号 @PostConstruct public void init(){ //此处模拟向缓存中存入商品库存操作 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,"100"); } @GetMapping("/get/maotai2") public String seckillMaotai2() { synchronized (this) { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } } ``` 问题分析： - 现象：本地锁在多节点下失效(集群/分布式) - 原因：本地锁它只能锁住本地JVM进程中的多个线程，对于多个JVM进程的不同线程间是锁不住的 - 解决：分布式锁（在分布式环境下提供锁服务，并且达到本地锁的效果） ### 何为分布式锁 - 当在分布式架构下，数据只有一份（或有限制），此时需要利用锁的技术控制某一时刻修改数据的进程数。 - 用一个状态值表示锁，对锁的占用和释放通过状态值来标识。 ### 分布式锁特点 - 互斥性：不仅要在同一jvm进程下的不同线程间互斥，更要在不同jvm进程下的不同线程间互斥 - 锁超时：支持锁的自动释放，防止死锁 - 正确，高效，高可用：解铃还须系铃人（加锁和解锁必须是同一个线程），加锁和解锁操作一定要高效，提供锁的服务要具备容错性 - 可重入：如果一个线程拿到了锁之后继续去获取锁还能获取到，我们称锁是可重入的（方法的递归调用） - 阻塞/非阻塞：如果获取不到直接返回视为非阻塞的，如果获取不到会等待锁的释放直到获取锁或者等待超时，视为阻塞的 - 公平/非公平：按照请求的顺序获取锁视为公平的 ### 基于Redis实现分布式锁 #### 实现思路：锁的实现主要基于redis的`SETNX`命令： > SETNX key value > > 将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。 > > 若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。 > > SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在，则 SET)的简写。 > > **返回值：** 设置成功，返回 1 设置失败，返回 0 使用`SETNX`完成同步锁的流程及事项如下： 0. 使用`SETNX`命令获取锁，若返回0（key已存在，锁已存在）则获取失败，反之获取成功 0. 为了防止获取锁后程序出现异常，导致其他线程/进程调用`SETNX`命令总是返回0而进入死锁状态，需要为该key设置一个“合理”的过期时间 0. 释放锁，使用`DEL`命令将锁数据删除 #### 实现代码版本1： ``` @GetMapping("/get/maotai3") public String seckillMaotai3() { //获取锁 Boolean islock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockey, "1"); if (islock) { //设置锁的过期时间 redisTemplate.expire(lockey,5, TimeUnit.SECONDS); try { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //释放锁 redisTemplate.delete(lockey); } } return "dont get lock"; } ``` 问题分析： - 0. setnx 和 expire是非原子性操作（解决：2.6以前可用使用lua脚本，2.6以后可用set命令） - 2.错误解锁（如何保证解铃还须系铃人：给锁加一个唯一标识） #### 错误解锁问题解决： ``` @GetMapping("/get/maotai4") public String seckillMaotai4() { String requestid = UUID.randomUUID().toString() + Thread.currentThread().getId(); /*String locklua ="" + "if redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) == 1 then redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2]) ; return true " + "else return false " + "end"; Boolean islock = redisTemplate.execute(new RedisCallback() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { Boolean eval = redisConnection.eval( locklua.getBytes(), ReturnType.BOOLEAN, 1, lockey.getBytes(), requestid.getBytes(), "5".getBytes() ); return eval; } });*/ //获取锁 Boolean islock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockey,requestid,5,TimeUnit.SECONDS); if (islock) { try { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //释放锁 //判断是自己的锁才能去释放这种操作不是原子性的 /*String id = redisTemplate.opsForValue().get(lockey); if (id !=null && id.equals(requestid)) { redisTemplate.delete(lockey); }*/ String unlocklua = "" + "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then redis.call('del',KEYS[1]) ; return true " + "else return false " + "end"; redisTemplate.execute(new RedisCallback() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { Boolean eval = redisConnection.eval( unlocklua.getBytes(), ReturnType.BOOLEAN, 1, lockey.getBytes(), requestid.getBytes() ); return eval; } }); } } return "dont get lock"; } ``` #### 锁续期/锁续命 ``` /** * 3,锁续期/锁续命 * 拿到锁之后执行业务，业务的执行时间超过了锁的过期时间 * * 如何做？ * 给拿到锁的线程创建一个守护线程(看门狗)，守护线程定时/延迟判断拿到锁的线程是否还继续持有锁，如果持有则为其续期 * */ //模拟一下守护线程为其续期 ScheduledExecutorService executorService;//创建守护线程池 ConcurrentSkipListSet set = new ConcurrentSkipListSet();//队列 @PostConstruct public void init2(){ executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1); //编写续期的lua String expirrenew = "" + "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2]) ; return true " + "else return false " + "end"; executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { @Override public void run() { Iterator iterator = set.iterator(); while (iterator.hasNext()) { String rquestid = iterator.next(); redisTemplate.execute(new RedisCallback() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { Boolean eval = false; try { eval = redisConnection.eval( expirrenew.getBytes(), ReturnType.BOOLEAN, 1, lockey.getBytes(), rquestid.getBytes(), "5".getBytes() ); } catch (Exception e) { log.error("锁续期失败,{}",e.getMessage()); } return eval; } }); } } },0,1,TimeUnit.SECONDS); } @GetMapping("/get/maotai5") public String seckillMaotai5() { String requestid = UUID.randomUUID().toString() + Thread.currentThread().getId(); //获取锁 Boolean islock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockey,requestid,5,TimeUnit.SECONDS); if (islock) { //获取锁成功后让守护线程为其续期 set.add(requestid); try { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something //seckillMaotai5(); //模拟业务超时 TimeUnit.SECONDS.sleep(10); log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //解除锁续期 set.remove(requestid); //释放锁 String unlocklua = "" + "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then redis.call('del',KEYS[1]) ; return true " + "else return false " + "end"; redisTemplate.execute(new RedisCallback() { @Override public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { Boolean eval = redisConnection.eval( unlocklua.getBytes(), ReturnType.BOOLEAN, 1, lockey.getBytes(), requestid.getBytes() ); return eval; } }); } } return "dont get lock"; } ``` #### 锁的可重入/阻塞锁（redisson） ``` /** * * 4,如何支持可重入 * 重入次数/过期时间 * 获取 * 获取 * 获取 * * 释放 * 释放 * 释放 * * 基于本地实现 * 还是基于redis但是更换了数据类型，采用hash类型来实现 * key field value * 锁key 请求id 重入次数 * 用lua实现 * * * 5,阻塞/非阻塞的问题：现在的锁是非阻塞的，一旦获取不到锁直接返回了 * 如何做一个阻塞锁呢？ * 获取不到就等待锁的释放，直到获取到锁或者等待超时 * 1：基于客户端轮询的方案 * 2：基于redis的发布/订阅方案 * * * 有没有好的实现呢？ * Redisson * */ @Value("${spring.redis.host}") String host; @Value("${spring.redis.port}") String port; @Bean public RedissonClient redissonClient() { Config config = new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://"+host+":"+port); return Redisson.create(config); } @Autowired RedissonClient redissonClient; @GetMapping("/get/maotai6") public String seckillMaotai6() { //要去获取锁 RLock lock = redissonClient.getLock(lockey); lock.lock(); try { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock();; } return ""; } ``` ### redisson #### 概述 Redisson内置了一系列的**分布式对象**，**分布式集合**，**分布式锁**，**分布式服务**等诸多功能特性，是一款基于Redis实现，拥有一系列分布式系统功能特性的工具包，是实现分布式系统架构中缓存中间件的最佳选择。下载地址： #### 实现 ``` org.redisson redisson 3.8.2 ``` ``` @Bean public RedissonClient redissonClient() { Config config = new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://"+host+":"+port); return Redisson.create(config); } @Autowired RedissonClient redissonClient; @GetMapping("/get/maotai6") public String seckillMaotai6() { //要去获取锁 RLock lock = redissonClient.getLock(lockey); lock.lock(); try { Integer count = Integer.parseInt(redisTemplate.opsForValue().get(maotai)); // 1 //如果还有库存 if (count > 0) { //抢到了茅台，库存减一 redisTemplate.opsForValue().set(maotai,String.valueOf(count-1)); //后续操作 do something log.info("我抢到茅台了!"); return "ok"; }else { return "no"; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock();; } return ""; } ``` #### 源码剖析 ``` 1,加锁的（是否支持重入） 2，锁续期的 3，阻塞获取 4，释放 ``` ``` /** * 源码如下： * 1，加锁 * RFuture tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand command) { * internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime); * * return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command, * #如果锁key不存在 * "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " + * #设置锁key,field是唯一标识,value是重入次数 * "redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); " + * #设置锁key的过期时间默认30s * "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " + * "return nil; " + * "end; " + * #如果锁key存在 * "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " + * #重入次数+1 * "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " + * #重置过期时间 * "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " + * "return nil; " + * "end; " + * "return redis.call('pttl', KEYS[1]);", * Collections.