Java实现Redis分布式锁

原创

BLACK595

发布于 2024-09-23 09:25:38

1120

发布于 2024-09-23 09:25:38

前言

为了让同一时刻资源只能一个线程访问，也就是互斥访问共享资源，在单机环境中，我们通常会使用JVM本地锁、volatile、concurrent并发包等方式实现。但随着系统规模的扩大，系统升级成了分布式系统，一个服务会部署到不同服务器上，不同机器不同进程，就需要在多进程下保证线程的安全性了。因此，分布式锁应运而生。

原理

分布式锁的基本原理：

请求锁：当一个线程实例需要访问共享资源时，他会向分布式锁系统发送一个请求，试图获取锁。
锁定资源：分布式锁系统判断当前锁是否被其他实例占用，如果没有被占用，则当前实例获取成功，锁定资源；如果已经被占用，当前实例获取失败，继续等待或直接放弃。
访问资源：当前实例获取成功后，则可以放心安全使用资源，直到业务执行完毕。
释放资源：使用完毕后，通知分布式锁系统释放资源，放给其他实例使用。

Redis实现

SETNX key value SETNX的全称是SET IF NOT EXIST(如果不存在则设置key)，当设置成功后返回1，设置失败后返回0。
EXPIRE key seconds 设置key的过期时间
DEL key 删除key

所以使用redis加锁的流程为:

// 加锁 
SETNX lock_key 1 
// 1分钟后过期
EXPIRE lock_key 60
// 业务逻辑 
DO THINGS 
// 释放锁 
DEL lock_key

但这个操作并不是原子性的，如果加锁过后，Redis宕机，锁就一直释放不了，就会造成死锁。所以最好把这段命令使用Lua脚本，或者使用Redis给我们提供的SETNX和EXPIRE合并的命令SET key value EX seconds NX。SET lock_key 1 EX 60 NX

不足：

不可重入：Redis分布式锁默认是不可重入的，如果需要可重入，需要额外的逻辑来实现。
非阻塞：Redis分布式锁是非阻塞的，如果获取锁失败，需要自己进行重试。

Redission实现

Redis虽然可以完成分布式锁的实现，但是还有有不可重入、非阻塞等缺点，使用Redission就给我们大大降低了使用成本，Redission使用大量的Lua脚本和Netty，解决了Redis锁不可重入、非阻塞等缺点。

引入Redission

<!-- redisson 分布式锁 -->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.27.2</version>
</dependency>

使用Redission

Redisson支持单点模式、主从模式、哨兵模式、集群模式，这里以单点模式为例，模拟5个线程同时抢1个红包：

public void test() throws InterruptedException {
    String key = "red_paper_id";
    long waitTimeout = 100;  //100毫秒
    long leaseTime = 2000; //2000毫秒
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        new Thread(() -> {
            String threadName = Thread.currentThread().getName();
            RLock lock = redissonClient.getLock(key);
            try {
                /* waitTimeout 尝试获取锁的最大等待时间，超过这个值，则认为获取锁失败
                 * leaseTime   锁的持有时间,超过这个时间锁会自动失效（值应设置为大于业务处理的时间，确保在锁有效期内业务能处理完）*/
                boolean res = lock.tryLock(waitTimeout, leaseTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                if(res){
                    System.out.println(threadName + "获取到锁");
                    Thread.sleep(1000); //模拟业务处理
                    boolean res2 = lock.tryLock(waitTimeout, leaseTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    if(res2){
                        System.out.println(threadName + "重新获取锁成功");
                    } else {
                        System.out.println(threadName + "重新获取锁失败");
                    }
                    //释放锁
                    lock.unlock();
                    System.out.println(threadName + "释放锁");
                } else {
                    System.out.println(threadName + "没有获取到锁");
                }
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(threadName + "获取锁失败");
            }
        }, "线程" + i).start();
    }
    //等待所有线程执行完
    Thread.sleep(3000);
}

执行结果：

线程1获取到锁
线程2没有获取到锁
线程4没有获取到锁
线程3没有获取到锁
线程5没有获取到锁
线程1重新获取锁成功
线程1释放锁

可以看到Redission将原子性的操作都封装起来了，我们只需要调用tryLock尝试获取锁并设置过期时间，并且再次tryLock时能够重入获取到锁；其他线程实例也能在给定时间内重试获取锁。

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