【Redis实战】分布式锁

分布式锁

synchronized只能保证单个JVM内部的线程互斥，不能保证集群模式下的多个JVM的线程互斥。

分布式锁原理

每个JVM内部都有自己的锁监视器，但是跨JVM，就会有多个锁监视器，就会有多个线程获取到锁，不能实现多JVM进程之间的互斥。
我们不能使用JVM内部的锁监视器，我们必须让多个JVM去使用同一个锁监视器，所以肯定是一个独立于JVM内部的，多个JVM都可以看到的监视器。

过程

特性

多进程可见

多个JVM都可以看到，比如Redis，MySQL等。JVM外部的基本都可以实现。

互斥

只能有一个人拿到锁

高可用

大多数情况下，获取锁都是成功的，而不是频繁失败

高并发/高性能

加锁本身就会影响性能，会变成串行执行，如果加锁本身也很慢，就不行了。

安全性

异常情况下，比如，获取锁完毕之后，锁无法释放，服务宕机了。
死锁问题等等。

功能性特性

比如是否可重入，阻塞还是非阻塞的，公平还是非公平锁

不同的分布式锁区别

MySQL

• 互斥：通过事务的互斥锁来实现，事务提交锁释放，异常事务回滚
• 高可用：依赖MySQL本身的高可用
• 高性能：受限于MySQL的性能
• 安全性：通过事务获取锁，断开链接的时候，锁会自动释放

Redis

• 互斥：通过setnx互斥命令来实现互斥
• 高可用：Redis本身可以实现主从和集群模式，可用性高
• 高性能：较高
• 安全性：服务出现故障，锁无法释放，死锁，可以利用key的过期机制来实现

Zookeeper

• 互斥：利用内部节点的唯一性和有序性来实现，每个节点的id都是自增的，删除节点，另外一个节点就说最小的了
• 高可用：支持集群
• 高性能：保证强一致性，主从之间数据同步会消耗一定时间
• 安全性：创建的是临时节点，服务宕机，锁会自动释放

Redis实现分布式锁

分布式锁需要实现两个最基本的方法

获取锁

互斥

确保只能有一个线程执行成功。通过redis的setnx命令来实现，同时执行时，只有1个能执行成功，实现互斥。

#获取锁
setnx key value

• 添加锁的过期时间，避免服务宕机引起死锁。过期时间需要注意，业务还没处理完但是锁过期的问题

#设置过期时间
expire key 10

为了避免出现，setnx后，expire之前，服务宕机的问题，我们将两条命令合并为一条，保证原子性

#添加锁 nx是互斥，ex是过期时间
set key value ex 10 nx
#或者
set key value nx ex 10

非/阻塞式获取锁

获取锁成功返回ok，失败返回nil，如果失败了，有两种解决方案，jdk中，有两种方案：一直阻塞式等待，另一种，获取锁失败即刻返回。
非阻塞式获取锁，尝试一次，成功返回true，失败返回false！

释放锁

手动释放

手动删除即可

#释放锁
del key

超时释放

获取锁时，添加一个超时时间，避免出现服务宕机，锁无法被释放

流程

分布式锁初级版

执行流程

分布式锁代码

接口

/**
 * 分布式锁
 *
 * @author zhangzengxiu
 * @date 2023/10/9
 */
public interface ILock {
   
   

    /**
     * 尝试去获取锁
     *
     * @param timeoutSc 过期时间，过期锁自动释放
     * @return 获取成功返回true，失败返回false
     */
    boolean tryLock(long timeoutSc);

    /**
     * 释放锁
     */
    void unlock();
}

实现

import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author zhangzengxiu
 * @date 2023/10/9
 */
public class SimpleRedisLock implements ILock {
   
   

    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    /**
     * 锁统一前缀
     */
    public static final String KEY_PRE = "lock:";

    /**
     * 业务名称
     */
    private String name;

    public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
   
   
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean tryLock(long timeoutSc) {
   
   
        //获取线程标识
        long threadId = Thread.currentThread().getId();
        String key = KEY_PRE + name;
        String value = String.valueOf(threadId);
        Boolean res = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key,