Redis分布式锁

本文介绍了一种基于Redis的分布式锁实现方案,通过使用setIfAbsent和getAndSet命令确保了锁的独占性和安全性。同时,文章提供了具体代码示例,展示了如何在Spring框架中注入并使用分布式锁,以解决高并发场景下的资源竞争问题。

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一、Redis分布式加锁与解锁

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 分布式锁
 */
@Component
@Slf4j
public class RedisLock {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 加锁
     *
     * @param key   商品ID
     * @param value 当前时间 + 超时时间
     * @return
     */
    public boolean lock(String key, String value) {
        /** 如果key不存在,返回true--》则该客户端获得锁,把lock.foo的键值设置为时间值表示该键已被锁定,该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁
如果key存在,返回false-->表明该锁已被其他客户端取得,这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时
*/
        if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value)) {
            return true;
        }
        String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
        // 如果锁过期
        if (!StringUtils.isEmpty(currentValue)
                && Long.parseLong(currentValue) < System.currentTimeMillis()) {
            // 获取上一个锁时间
            // 设置最新的结果并返回设置之前的结果
            String oldValue = redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, value);
            if (!StringUtils.isEmpty(oldValue)
                    && oldValue.equals(currentValue)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 解锁
     *
     * @param key
     * @param value
     */
    public void unLock(String key, String value) {
        try {
            String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
            if (!StringUtils.isEmpty(currentValue)
                    && currentValue.equals(value)) {
                redisTemplate.opsForValue().getOperations().delete(key);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("【redis分布式锁】解锁异常, {}", e);
        }
    }
}

二、如何使用

1、设置超时时间、并注入分布式锁

 private static final int TIMEOUT = 10 * 1000; // 超时时间

 @Autowired
 private RedisLock redisLock;

2、在需要使用的地方使用

    @Override
    public SellerInfo findSellerInfoByOpenid(String openid) {
        // 加锁
        long time = System.currentTimeMillis() + TIMEOUT;
        if (!redisLock.lock(productId, String.valueOf(time))) {
            // 加锁是吧抛出异常
            throw new SellException(101, "人太多了,换个姿势试试~~");
        }
        // 执行业务代码
        // ......
        // ......
        // ......
        // 解锁
        redisLock.unLock(productId, String.valueOf(time));
    }

 

### 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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