Redis实现高可用的分布式锁

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为什么要使用分布式锁

1、一个操作要修改用户的状态,修改状态需要先读出用户的状态,在内存里进行修 改,改完了再存回去。如果这样的操作同时进行了,就会出现并发问题,因为读取和保存状 态这两个操作不是原子的。

2、一定在高并发的情况下才会出现线程不安全的情况,在高并发情况,有很多个线程执行这个不是原子的操作,会导致数据的错乱

比如i++这个操作是分为3步进行的,首先在堆内存中分配内存,然后将i的值加1,最后将这个值放写会堆内存

代码示例

import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

import com.geekq.miaosha.redis.redismanager.RedisUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.Transaction;

/**
 * redis乐观锁实例
 * @author linbingwen
 *
 */
public class OptimisticLockTest {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		long starTime=System.currentTimeMillis();

		initPrduct();
		initClient();
		printResult();

		long endTime=System.currentTimeMillis();
		long Time=endTime-starTime;
		System.out.println("程序运行时间: "+Time+"ms");

	}

	/**
	 * 输出结果
	 */
	public static void printResult() {
		Jedis jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();
		Set<String> set = jedis.smembers("clientList");

		int i = 1;
		for (String value : set) {
			System.out.println("第" + i++ + "个抢到商品,"+value + " ");
		}

		RedisUtil.returnResource(jedis);
	}

	/*
	 * 初始化顾客开始抢商品
	 */
	public static void initClient() {
		ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
		int clientNum = 10000;// 模拟客户数目
		for (int i = 0; i < clientNum; i++) {
			cachedThreadPool.execute(new ClientThread(i));
		}
		cachedThreadPool.shutdown();

		while(true){
			if(cachedThreadPool.isTerminated()){
				System.out.println("所有的线程都结束了!");
				break;
			}
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	/**
	 * 初始化商品个数
	 */
	public static void initPrduct() {
		int prdNum = 100;// 商品个数
		String key = "prdNum";
		String clientList = "clientList";// 抢购到商品的顾客列表
		Jedis jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();

		if (jedis.exists(key)) {
			jedis.del(key);
		}

		if (jedis.exists(clientList)) {
			jedis.del(clientList);
		}

		jedis.set(key, String.valueOf(prdNum));// 初始化
		RedisUtil.returnResource(jedis);
	}

}

/**
 * 顾客线程
 *
 * @author linbingwen
 *
 */
class ClientThread implements Runnable {
	Jedis jedis = null;
	String key = "prdNum";// 商品主键
	String clientList = "clientList";//// 抢购到商品的顾客列表主键
	String clientName;

	public ClientThread(int num) {
		clientName = "编号=" + num;
	}


	public void run() {
		try {
			Thread.sleep((int)(Math.random()*5000));// 随机睡眠一下
		} catch (InterruptedException e1) {
		}
		while (true) {
			System.out.println("顾客:" + clientName + "开始抢商品");
			jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();
			try {
				jedis.watch(key);
				int prdNum = Integer.parseInt(jedis.get(key));// 当前商品个数
				if (prdNum > 0) {
					Transaction transaction = jedis.multi();
					transaction.set(key, String.valueOf(prdNum - 1));
					List<Object> result = transaction.exec();
					if (result == null || result.isEmpty()) {
						System.out.println("悲剧了,顾客:" + clientName + "没有抢到商品");// 可能是watch-key被外部修改,或者是数据操作被驳回
					} else {
						jedis.sadd(clientList, clientName);// 抢到商品记录一下
						System.out.println("好高兴,顾客:" + clientName + "抢到商品");
						break;
					}
				} else {
					System.out.println("悲剧了,库存为0,顾客:" + clientName + "没有抢到商品");
					break;
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				jedis.unwatch();
				RedisUtil.returnResource(jedis);
			}

		}
	}

}

实现分布式锁的几个注意实现

1、造成死锁的几种情况

  • setnx命令和del命令执行的过程中逻辑执行到中间出现异常了,可能会导致 del 指令没有被调用,这样 就会陷入死锁,锁永远得不到释放。
  • 在上面的基础上在加上过期命令,但是 setnx 和 expire 之间服务器进程突然挂掉了,可能是因 为机器掉电或者是被人为杀掉的,就会导致 expire 得不到执行,也会造成死锁。

2、出现锁的超时问题

为 set 指令的 value 参数设置为一个随机数,释放锁时先匹配随机数是否一致,然后再删除 key。但是匹配 value 和删除 key 不是一个原子操作,Redis 也没有提供类似于 delifequals 这样的指令,这就需要使用 Lua 脚本来处理了,因为 Lua 脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。

RedLock

这个场景是假设有一个 Redis cluster,有 5 个 Redis master 实例。然后执行如下步骤获取一把锁:

尝试在大多数节点上建立一个锁,比如 5 个节点就要求是 3 个节点 n / 2 + 1 ; 客户端计算建立好锁的时间,如果建立锁的时间小于超时时间,就算建立成功了; 要是锁建立失败了,那么就依次之前建立过的锁删除; 只要别人建立了一把分布式锁,你就得不断轮询去尝试获取锁。

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