Redis分布式锁

package com.sunreal.distribute.util;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisStringCommands;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;
import org.springframework.data.redis.core.types.Expiration;

import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;

/**
 * @author lkz
 * @description Redis分布式锁
 * @date 2021/4/2 21:49
 */
@Slf4j
public class RedisLock {

    private static final RedisTemplate redisTemplate = SpringContext.getBean(StringRedisTemplate.class);

    private String key;
    private String value;
    /**
     * 过期时间-s
     */
    private int expireTime;

    public RedisLock(String key, int expireTime) {
        this.key = key;
        this.value = UUID.randomUUID().toString();
        this.expireTime = expireTime;
    }

    /**
     * 获取分布式锁
     * @return
     */
    public Boolean getLock() {
        RedisCallback<Boolean> redisCallback = redisConnection -> {
            // 设置NX
            RedisStringCommands.SetOption setOption = RedisStringCommands.SetOption.ifAbsent();
            // 设置过期时间
            Expiration expiration = Expiration.seconds(this.expireTime);
            // 序列化key
            byte[] redisKey = redisTemplate.getKeySerializer().serialize(this.key);
            // 序列化value
            byte[] redisValue = redisTemplate.getValueSerializer().serialize(this.value);
            // 执行setnx操作
            return redisConnection.set(redisKey, redisValue, expiration, setOption);
        };
        Boolean result = (Boolean) redisTemplate.execute(redisCallback);
        log.info("Redis加锁的结果: [{}]", result);
        return result;
    }

    /**
     * 解锁
     * @return
     */
    public Boolean unLock() {
        StringBuilder script = new StringBuilder(32);
        script.append("if redis.call(\"get\", KEYS[1]) == ARGV[1] then ")
                .append(" return redis.call(\"del\", KEYS[1]) ")
                .append("else")
                .append(" return 0 ")
                .append("end");
        RedisScript<Boolean> redisScript = RedisScript.of(script.toString(), Boolean.class);
        Boolean result = (Boolean) redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key), value);

        log.info("Redis释放锁的结果: [{}]", result);
        return result;
    }
}

```java
package com.sunreal.core.redis;

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonTypeInfo;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializationFeature;
import com.fasterxml.jackson.databind.jsontype.impl.LaissezFaireSubTypeValidator;
import com.fasterxml.jackson.datatype.jsr310.JavaTimeModule;
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * @author lkz
 * @describe
 * @date 2021/9/5 17:20
 */
@EnableCaching
@Configuration
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    @SuppressWarnings(value = {"unchecked", "rawtypes"})
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);

        Jackson2JsonRedisSerializer serializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);

        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        mapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        mapper.activateDefaultTyping(
                LaissezFaireSubTypeValidator.instance,
                ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL,
                JsonTypeInfo.As.PROPERTY);
        // 解决jackson2无法反序列化LocalDateTime的问题
        mapper.disable(SerializationFeature.WRITE_DATES_AS_TIMESTAMPS);
        mapper.registerModule(new JavaTimeModule());
        serializer.setObjectMapper(mapper);
        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(serializer);

        // Hash的key也采用StringRedisSerializer的序列化方式
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(serializer);

        redisTemplate.setDefaultSerializer(serializer);
        return redisTemplate;
    }


    @Bean
    public Redisson redisson() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer()
                .setAddress("redis://x.x.x:6379")
                .setPassword("xxx")
                .setDatabase(0);
        return (Redisson) Redisson.create(config);
    }
}

### Redis 分布式锁的实现方式、使用方法及最佳实践 #### ### 1. Redis 分布式锁的基本原理 Redis 分布式锁的核心思想是利用 Redis 的原子性操作来确保锁的唯一性。通过 Redis 的 `SET` 命令,结合参数 `NX` 和 `EX`,可以在多线程环境下实现加锁和解锁的功能[^1]。此外,为了提高可用性,还可以采用 RedLock 算法或多实例部署的方式。 #### ### 2. Redis 分布式锁的实现方式 #### #### 2.1 单实例 Redis 实现分布式锁 单实例 Redis 实现分布式锁是最简单的实现方式。通过以下命令完成加锁和解锁操作: ```python import time import redis # 初始化 Redis 客户端 client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0) lock_key = "distributed_lock" lock_value = "unique_identifier" # 加锁操作 def acquire_lock(): result = client.set(lock_key, lock_value, nx=True, ex=10) # 设置过期时间为 10 秒 return result is not None # 解锁操作 def release_lock(): script = """ if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del", KEYS[1]) else return 0 end """ client.eval(script, 1, lock_key, lock_value) ``` 上述代码中,`nx=True` 确保只有当键不存在时才设置键值对,从而实现加锁功能。`ex=10` 参数为锁设置了 10 秒的过期时间,防止死锁的发生[^1]。 #### #### 2.2 多实例 Redis 实现分布式锁(RedLock 算法) 在高可用场景下,可以使用 RedLock 算法实现分布式锁。RedLock 算法通过多个 Redis 实例来确保锁的可靠性。以下是 RedLock 的伪代码实现: ```python import redis import time class RedLock: def __init__(self, redis_nodes): self.redis_nodes = [redis.StrictRedis(**node) for node in redis_nodes] def acquire_lock(self, lock_key, lock_value, ttl): quorum = len(self.redis_nodes) // 2 + 1 start_time = time.time() success_count = 0 for node in self.redis_nodes: if node.set(lock_key, lock_value, nx=True, px=ttl): success_count += 1 elapsed_time = time.time() - start_time validity_time = ttl - int(elapsed_time * 1000) if success_count >= quorum and validity_time > 0: return True, validity_time else: self.release_lock(lock_key, lock_value) return False, 0 def release_lock(self, lock_key, lock_value): for node in self.redis_nodes: try: script = """ if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del", KEYS[1]) else return 0 end """ node.eval(script, 1, lock_key, lock_value) except Exception: pass ``` RedLock 算法要求在大多数 Redis 实例上成功加锁,并且整个过程的时间小于锁的有效期,才能认为加锁成功[^3]。 #### ### 3. Redis 分布式锁的最佳实践 #### #### 3.1 设置合理的锁超时时间 为了避免死锁问题,必须为锁设置一个合理的超时时间。如果锁持有者在超时时间内未完成任务,锁将自动释放[^1]。 #### #### 3.2 使用唯一的锁标识符 在加锁时,应为每个锁分配一个唯一的标识符(如 UUID),以便在解锁时验证锁的拥有者身份,防止误删其他线程的锁[^3]。 #### #### 3.3 防止 GC 停顿导致锁失效 Java 程序中的垃圾回收(GC)可能导致线程长时间暂停,从而使锁提前释放。为了解决这一问题,可以使用续租机制,在锁即将到期时主动延长锁的有效期。 #### #### 3.4 监控锁的竞争情况 在高并发场景下,可以通过监控锁的竞争情况来优化系统性能。例如,记录加锁失败的次数或等待时间,分析是否存在锁争用问题[^1]。 #### ### 4. 示例代码:基于 Redisson 的分布式锁实现 Redisson 是一个成熟的 Redis 客户端库,提供了丰富的分布式锁功能。以下是使用 Redisson 实现分布式锁的示例代码: ```java import org.redisson.Redisson; import org.redisson.api.RLock; import org.redisson.api.RedissonClient; import org.redisson.config.Config; public class RedissonLockExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Config config = new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379"); RedissonClient redisson = Redisson.create(config); RLock lock = redisson.getLock("myDistributedLock"); lock.lock(); // 加锁 try { // 执行业务逻辑 System.out.println("Lock acquired, performing task..."); Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行 } finally { lock.unlock(); // 解锁 System.out.println("Lock released."); } redisson.shutdown(); } } ``` Redisson 提供了多种锁类型,包括公平锁、可重入锁和红锁(RedLock),开发者可以根据实际需求选择合适的锁类型[^3]。 #### ### 5. 注意事项 - 在高并发场景下,应尽量减少锁的粒度,避免因锁竞争导致性能下降。 - 如果 Redis 实例发生故障,可能会导致锁丢失。因此,在关键业务场景下,建议使用哨兵模式或集群模式来提高 Redis 的可用性[^2]。
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