如何利用Redis分布式锁实现控制并发

本文深入讲解Redis中的SETNX和GETSET命令,介绍如何利用这两个命令实现分布式锁,并提供了一个具体的Java实现案例。

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redis命令解释

说道Redis的分布式锁都是通过setNx命令结合getset来实现的,在讲之前我们先了解下setNx和getset的意思,在redis官网是这样解释的
注:redis的命令都是原子操作

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。
可用版本:
1.0.0+
时间复杂度:
O(1)
返回值:
设置成功,返回 1 。
设置失败,返回 0 。

redis> EXISTS job                # job 不存在
(integer) 0
redis> SETNX job "programmer"    # job 设置成功
(integer) 1
redis> SETNX job "code-farmer"   # 尝试覆盖 job ,失败
(integer) 0
redis> GET job                   # 没有被覆盖
"programmer"

GETSET key value

将给定 key 的值设为 value ,并返回 key 的旧值(old value)。
当 key 存在但不是字符串类型时,返回一个错误。
可用版本:
1.0.0+
时间复杂度:
O(1)
返回值:
返回给定 key 的旧值。
当 key 没有旧值时,也即是, key 不存在时,返回 nil 。

redis> GETSET db mongodb    # 没有旧值,返回 nil
(nil)
redis> GET db
"mongodb"
redis> GETSET db redis      # 返回旧值 mongodb
"mongodb"
redis> GET db
"redis"

代码示例

注意:为了让分布式锁的算法更稳键些,持有锁的客户端在解锁之前应该再检查一次自己的锁是否已经超时,再去做DEL操作,因为可能客户端因为某个耗时的操作而挂起,操作完的时候锁因为超时已经被别人获得,这时就不必解锁了。
我们看下代码涉及以下几个类,这里有关业务逻辑相关的只定义了方法没有具体实现,关键是学习思路
这里写图片描述
OrderBiz.java

/**
 * 使用redis锁来控制并发抢单
 * @author fuyuwei
 */
public class OrderBiz {
    public int createOrder(){
        // 下单之前的参数、合法性校验这里就不在演示
        OrderLock<Boolean> orderLock = new RedisOrderLock<Boolean>("pro-12345678901");
        boolean isSyn = orderLock.isSyn(new OrderLockBiz<Boolean>(){
            @Override
            public Boolean createOrder() {
                // 省去创建订单逻辑
                return null;
            }
        });
        if(!isSyn){
            BizLogger.info("创建订单失败");
        }
        return 0;
    }
}

OrderLock.java

public interface OrderLock<T> {
    public boolean isSyn(OrderLockBiz<T> orderBiz);

}

OrderLockBiz.java

public interface OrderLockBiz<T> {
    public T createOrder();
}

RedisOrderLock.java

public class RedisOrderLock<T> implements OrderLock<T> {

    //  锁等待超时,防止线程饥饿,永远没有入锁执行代码的机会 
    public static final long timeout = 10000;//ms

    // 锁持有超时,防止线程在入锁以后,无限的执行下去,让锁无法释放 
    public static final long expireMsecs = 10000;// ms

    public String lockKey = "orderLockKey";

    public Jedis jedis;

    private static volatile JedisPool jedisPool;

    public RedisOrderLock(String lockKey) {
        this.lockKey = lockKey;
    }
    /**
     * 初始化redis 
     * @return
     */
    public Jedis getInstance() {
        if(jedisPool == null) {
            synchronized(RedisOrderLock.class) {
                if(jedisPool == null) {
                    JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
                    config.setMaxIdle(100);
                    jedisPool = new JedisPool(config,"localhost",6379, 3000,"test");
                }
            }
        }
        return jedisPool.getResource();
    }

    /**
     * 线程安全的业务逻辑处理
     */
    @Override
    public boolean isSyn(OrderLockBiz<T> orderBiz) {
        jedis = this.getInstance();
        try {
            // 获取到锁
            if(acquire(jedis)){
                // 执行创建订单逻辑
                orderBiz.createOrder();
            }else{
                BizLogger.info("waiting other thread creating");
            }
        } catch (Exception e) {
            BizLogger.error(e,"acquire lock failre");
        }finally{
            // 解锁
            this.releaseLock(jedis);
        }
        return false;
    }

    /**
     * accqure lock
     * @param jedis
     * @return
     * @throws InterruptedException
     */
    public synchronized boolean acquire(Jedis jedis){
        boolean locked = false;
        while(timeout > 0){
            long expires = System.currentTimeMillis() + expireMsecs + 1;
            // 10秒之后锁到期
            String expiresStr = String.valueOf(expires);
            // 获取到锁
            if(jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1){
                locked = true;
                return locked;
            }
            // 没有获取到锁
            String oldValue = jedis.get(lockKey);
            // expireMsecs(10秒)锁的有效期内无法进入if判断,如果锁超时了
            if(oldValue != null 
                    && Long.parseLong(oldValue) < System.currentTimeMillis()){
                // 如果锁超时重新设置
                String oldValue_ = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);
                // 值相同说明是同一个线程的操作,获取锁成功
                if(Long.valueOf(oldValue_) == Long.valueOf(oldValue)){
                    locked = true;
                }else{
                    // 被其他线程抢先获取锁
                    locked = false;
                }
            }
            // 锁没有超时,继续等待
            return false;
        }
    }
    /**
     * 释放锁
     * @param jedis
     */
    public synchronized void releaseLock(Jedis jedis){
        try {
            long current = System.currentTimeMillis();  
            // 避免删除非自己获取得到的锁
            if (current < Long.valueOf(jedis.get(lockKey)))
                jedis.del(lockKey);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            // 把用完的连接放到连接池汇中供其他线程调用
            jedisPool.returnResource(jedis);
        }
    }
}
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