分布式锁的实现方式

一、分布式锁应该具备哪些条件

1、在分布式系统环境下,一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行;

2、高可用高性能的获取锁和释放锁;

3、具备可重入特性;

4、具备锁失效机制,防止死锁;

5、具备非阻塞锁特性,没有获取到锁就直接返回获取锁失败。

二、分布式锁的实现方式

在很多场景中,我们为了保证数据的最终一致性,需要使用分布式事务,分布式锁等。我们需要保证一个方法在同一时间只能被同一个线程执行。

基于数据库实现分布式锁;

基于缓存(Redis)实现分布式锁;

基于Zookeeper实现分布式锁。

不同的业务要根据自己的情况进行选型,选择合适的方案。

三 、基于数据库的分布式锁

在数据库中创建一个表,表中包含方法名等字段,并在方法名字段上加唯一索引,想要执行这个方法,就使用这个方法名向表中插入数据,成功插入则获得锁,执行完成后删除对应数据释放锁。

(1)创建一个表:

lock_name字段作为唯一性索引

CREATE TABLE `cluster_lock` (
  `lock_name` varchar(255) CHARACTER SET latin1 NOT NULL,
  `ttl` int(11) NOT NULL,
  `gmt_create` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  UNIQUE KEY `lock_name_unique` (`lock_name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin
获取锁,释放锁的方法

@Service
public class LockServiceImpl implements LockService {
    @Autowired
    private LockMapper lockMapper;
    public static final int THREE_SECOND_MILLISECOND = 3 * 1000;
    private void deleteLock(String lockName) {
        ClusterLockDO clusterLockDO = clusterLockMapper.selectByName(lockName);
        if (clusterLockDO != null) {
            //即使主动释放锁,也必须要锁3秒钟以上
            if ((new Date().getTime() - clusterLockDO.getGmtCreate().getTime()) > THREE_SECOND_MILLISECOND) {
                //删除锁
                lockMapper.deleteByLockName(lockName);
            } else {
                //更新锁 (时间)
                lockMapper.updateTtlByLockName(lockName, THREE_SECOND_MILLISECOND);
            }
        }
    }
 
    public boolean getLock(String lockName, int ttl) {
        Preconditions.checkNotNull(lockName, "lockName");
        Preconditions.checkArgument(ttl > 0, "ttl必须大于0");
        ClusterLockDO clusterLockDO = lockMapper.selectByName(lockName);
        if (clusterLockDO != null) {
            //锁已经超时了
            if ((new Date().getTime() - clusterLockDO.getGmtCreate().getTime()) > clusterLockDO.getTtl()) {
                //删除锁
                deleteLock(lockName);
            }
        }
 
        ClusterLockDO tryInsert = new ClusterLockDO();
        tryInsert.setLockName(lockName);
        tryInsert.setTtl(ttl);
 
        boolean holdLock;
        try {
            clusterLockMapper.insertLock(tryInsert);
            //插入锁成功
            holdLock = true;
        } catch (DuplicateKeyException duplicateKeyException) {
            holdLock = false;
        } catch (Exception e) {
            holdLock = false;
        }
        return holdLock;
    }
 
    public boolean getLock(String lockName) {
        return getLock(lockName, 60 * 1000);
    }
 
    public void releaseLock(String lockName) {
        Preconditions.checkNotNull(lockName, "lockName");
        deleteLock(lockName);
    }
}
将方法打包成公共包

@FeignClient(name = "service") //服务名
@RequestMapping("/lock") //服务请求接口
public interface LockApi {
    @GetMapping(value = "/{ttl}")
    HttpResult<Boolean> getLock(@RequestParam("lockName") String lockName, @PathVariable("ttl") int ttl);
 
    @GetMapping(value = "")
    HttpResult<Boolean> getLock(@RequestParam("lockName") String lockName);
 
    @PostMapping(value = "/release")
    HttpResult<Void> releaseLock(@RequestParam("lockName") String lockName);
}
在方法中使用锁的方法,进行fegin调用服务

//获取锁
if (!lockApi.getLock(triggerLockKey, 30*1000).getData().booleanValue()) {
    return false;
}
try {
    addTriggerRecord();
    return true;
} finally {
    //释放锁
    lockApi.releaseLock(triggerLockKey);
}
四、基于Redis实现分布式锁

1、Redis实现分布式锁的优点。

  (1)Redis有很高的性能; 
(2)Redis命令对此支持较好,实现起来比较方便。

2、常用命令

  (1) SETNX key val:当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0。

  (2) expire key timeout:为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。

  (3) delete key:删除key

3、实现思想

(1)获取锁的时候,使用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间,超过该时间则自动释放锁,锁的value值为一个随机生成的UUID,通过此在释放锁的时候进行判断。

(2)获取锁的时候还设置一个获取的超时时间,若超过这个时间则放弃获取锁。

(3)释放锁的时候,通过UUID判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。

4、简单代码实现

@Component
public class JedisLockUtil {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(LockUtil.class);
    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    private static final String LOCK_PREFIX = "LOCK-";
    private static final String DEFAULT_VALUE = "default_value";
    private static final Integer DEFAULT_EXPIRE_TIME = 30000;
    private static Boolean jedisFlag = null;
    public LockUtil() {
    }
    private static Boolean isJedis() {
        if (jedisFlag == null) {
            JedisConnectionFactory bean = (JedisConnectionFactory)SpringUtil.getBean(JedisConnectionFactory.class);
            if (bean == null) {
                throw new RuntimeException("jedisConnectionFactory 获取失败");
            }
            if (bean.getConnection().getNativeConnection() instanceof Jedis) {
                jedisFlag = true;
            } else if (bean.getConnection().getNativeConnection() instanceof JedisCluster) {
                jedisFlag = false;
            }
        }
 
        return jedisFlag;
    }
 
    public static RedisConnection getRedisConnection() {
        JedisConnectionFactory bean = (JedisConnectionFactory)SpringUtil.getBean(JedisConnectionFactory.class);
        if (bean == null) {
            throw new RuntimeException("jedisConnectionFactory 获取失败");
        } else {
            return bean.getConnection();
        }
    }
 
    public static boolean lock(String key, String requiredId, int expireTime) {
        RedisConnection redisConnection = getRedisConnection();
        boolean var5;
        try {
            if (isJedis() == null) {
                throw new RuntimeException("redis链接获取失败");
            }
 
            String result = "";
            if (isJedis()) {
                Jedis jedis = (Jedis)redisConnection.getNativeConnection();
                result = jedis.set("LOCK-" + key, requiredId, "NX", "PX", expireTime);
            } else {
                JedisCluster cluster = (JedisCluster)redisConnection.getNativeConnection();
                result = cluster.set("LOCK-" + key, requiredId, "NX", "PX", (long)expireTime);
            }
 
            if (!"OK".equals(result)) {
                var5 = false;
                return var5;
            }
 
            var5 = true;
            return var5;
        } catch (Exception var9) {
            log.error("分布式锁加锁失败  key:" + key + " required:" + requiredId, var9);
            var5 = false;
        } finally {
            if (redisConnection != null) {
                redisConnection.close();
            }
 
        }
        return var5;
    }
 
    public static boolean lock(String key, String requiredId) {
        return lock(key, requiredId, DEFAULT_EXPIRE_TIME);
    }
 
    public static boolean lock(String key, int expireTime) {
        return lock(key, "default_value", expireTime);
    }
 
    public static boolean lock(String key) {
        return lock(key, "default_value", DEFAULT_EXPIRE_TIME);
    }
 
    public static boolean unLock(String lockKey, String requestId) {
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        RedisConnection redisConnection = getRedisConnection();
 
        boolean var5;
        try {
            Object result = null;
            if (isJedis() == null) {
                throw new RuntimeException("redis链接获取失败");
            }
 
            if (isJedis()) {
                Jedis jedis = (Jedis)redisConnection.getNativeConnection();
                result = jedis.eval(script, Collections.singletonList("LOCK-" + lockKey), Collections.singletonList(requestId));
            } else {
                JedisCluster cluster = (JedisCluster)redisConnection.getNativeConnection();
                result = cluster.eval(script, Collections.singletonList("LOCK-" + lockKey), Collections.singletonList(requestId));
            }
 
            if (result == null) {
                var5 = false;
                return var5;
            }
 
            long rt = 0L;
            rt = (Long)result;
            boolean var7;
            if (rt > 0L) {
                var7 = true;
                return var7;
            }
            var7 = false;
            return var7;
        } catch (Exception var11) {
            log.error("分布式锁解锁失败!!  lockKey:" + lockKey + " requestId:" + requestId, var11);
            var5 = false;
        } finally {
            if (redisConnection != null) {
                redisConnection.close();
            }
        }
 
        return var5;
    }
 
    public static boolean unLock(String key) {
        return unLock(key, "default_value");
    }
}
在方法中的使用

String key = CaseService.class.getCanonicalName() + "-createCase-" + caseGroup.getBusinessId() + caseGroup.getTitle();
String rid = UUIDUtil.getUuid();
    if (LockUtil.lock(key, rid)) {
        try {
            caseService.createCase(caseGroup);
            return HttpResult.build(true);
        } catch (Exception e) {
            return HttpResult.build(false ,e.getMessage());
        } finally {
            LockUtil.unLock(key, rid);
        }
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版权声明:本文为优快云博主「zxucheng」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.youkuaiyun.com/qq_27182767/article/details/90414177

### 回答1: Java分布式锁实现方式有多种,常见的包括: 1. 基于Redis的分布式锁:利用Redis单线程的特性,使用SETNX命令创建锁,利用EXPIRE设置锁的过期时间,同时使用DEL命令释放锁,确保锁的释放是原子的。 2. 基于Zookeeper的分布式锁:通过创建临时节点实现分布式锁,当某个服务占用了锁,其它服务将无法创建同名节点,从而保证同一时间只有一个服务占用该锁。 3. 基于数据库的分布式锁:使用数据库表中的一行记录来表示锁状态,使用事务确保锁的获取和释放是原子的。 4. 基于Redisson的分布式锁:Redisson是一个开源的Java分布式框架,提供了对分布式锁的支持,使用SETNX和EXPIRE命令实现锁的创建和过期,同时还提供了自旋锁、可重入锁等高级特性。 以上是Java分布式锁实现方式的几种常见方式,不同的实现方式有着各自的特点和适用场景,需要根据实际需求进行选择。 ### 回答2: Java分布式锁分布式系统中实现数据同步和控制的关键技术之一,它用于保证多个分布式进程并发访问共享资源时的数据一致性和安全性。分布式锁与普通的锁相比,需要解决跨进程、跨节点的同步和并发控制问题。 Java分布式锁实现方式有以下几种: 1. 基于Zookeeper实现分布式锁 Zookeeper是一个高性能的分布式协调服务,它可以被用来实现分布式锁。Zookeeper的实现原理是基于它的强一致性和顺序性,可以保证多个进程访问同一个分布式锁时的数据同步和控制。 通过创建一个Zookeeper的持久节点来实现分布式锁,使用create()方法来创建节点,如果创建成功则说明获取锁成功。当多个进程同时请求获取锁时,只有一个进程能够创建节点成功,其它进程只能等待。当持有分布式锁的进程退出时,Zookeeper会自动删除对应的节点,其它进程就可以继续请求获取锁。 2. 基于Redis实现分布式锁 Redis是高性能的内存数据库,可以使用它的setnx()命令来实现分布式锁。setnx()命令可以在指定的key不存在时设置key的值,并返回1;如果key已经存在,则返回0。通过这个原子性的操作来实现分布式锁。 当多个进程同时请求获取锁时,只有一个进程能够成功执行setnx()命令,其它进程只能等待。进程在持有锁期间,可以利用Redis的expire()命令来更新锁的过期时间。当持有分布式锁的进程退出时,可以通过delete()命令来删除锁。 3. 基于数据库实现分布式锁 数据库通过ACID特性来保证数据的一致性、并发性和可靠性,可以通过在数据库中创建一个唯一索引来实现分布式锁。当多个进程同时请求获取锁时,只有一个进程能够成功插入唯一索引,其它进程只能等待。当持有分布式锁的进程退出时,可以通过删除索引中对应的记录来释放锁。 不同的实现方式各有优劣。基于Zookeeper的实现方式可以保证分布式锁的一致性和可靠性,但是需要引入额外的依赖;基于Redis可以实现较高性能的分布式锁,但是在高并发条件下可能会存在死锁等问题;基于数据库的实现方式简单,但在高并发条件下也可能会有锁争抢等问题。 总之,在选择分布式锁实现方式时,需要根据业务场景和需求来综合考虑各种因素,选择最适合自己的方式。 ### 回答3: 分布式系统中的并发控制是解决分布式系统中竞争资源的重要问题之一,而分布式锁作为一种并发控制工具,在分布式系统中被广泛采用。Java作为一种常用的编程语言,在分布式锁实现方面也提供了多种解决方案。下面就分别介绍Java分布式锁实现方式。 1. 基于ZooKeeper的分布式锁 ZooKeeper是分布式系统中常用的协调工具,其提供了一套完整的API用于实现分布式锁实现分布式锁的过程中需要创建一个Znode,表示锁,同时用于控制数据的访问。在这个Znode上注册监听器用于接收释放锁的成功/失败事件,从而控制加锁/解锁的过程。 2. 基于Redis的分布式锁 Redis作为一种高性能的Key-Value数据库,其提供了完整的API用于实现分布式锁实现分布式锁的过程中需要在Redis中创建一个Key,利用Redis的SETNX命令进行加锁,同时设置过期时间保证锁的生命周期。在解锁时需要判断是否持有锁并删除对应的Key。 3. 基于数据库的分布式锁 数据库作为分布式系统中常用的数据存储方式,其提供了事务机制用于实现分布式锁。在实现分布式锁的过程中需要在数据库中创建一个表,利用数据库的事务机制实现加锁/解锁,同时需要设置过期时间保证锁的生命周期。 总之,以上三种方式都是常用的Java分布式锁实现方式。选择合适的方法需要综合考虑锁的使用场景、性能需求、可靠性要求等因素。同时,在实现分布式锁的过程中需要注意锁的加锁/解锁的正确性和过期时间的设置,保证分布式系统的并发控制的正确性。
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