redis中的分布式锁有哪些特点
本篇内容主要讲解“redis中的分布式锁有哪些特点”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“redis中的分布式锁有哪些特点”吧!
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分布式锁的特点
1.独占性
不论在任何情况下都只能有一个线程持有锁。
2.高可用
redis集群环境不能因为某一个节点宕机而出现获取锁或释放锁失败。
3.防死锁
必须有超时控制机制或者撤销操作。
4.不乱抢
自己加锁,自己释放。不能释放别人加的锁。
5.重入性
同一线程可以多次加锁。
redis单机怎么实现
一般情况下都是使用setnx+lua脚本实现。
直接贴代码
package com.fandf.test.redis;
import cn.hutool.core.util.IdUtil;
import cn.hutool.core.util.RandomUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.stereotype.Service;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.Collections;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* redis 单机锁
*
* @author fandongfeng
* @date 2023/3/29 06:52
*/
@Slf4j
@Service
public class RedisLock {
@Resource
RedisTemplate
进行单元测试,模拟一百个线程同时进行秒杀
package com.fandf.test.redis;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.RepeatedTest;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.jupiter.api.parallel.Execution;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import javax.annotation.Resource;
import static org.junit.jupiter.api.parallel.ExecutionMode.CONCURRENT;
/**
* @Description:
* @author: fandongfeng
* @date: 2023-3-24 16:45
*/
@SpringBootTest
class SignServiceTest {
@Resource
RedisLock redisLock;
@RepeatedTest(100)
@Execution(CONCURRENT)
public void redisLock() {
String result = redisLock.kill();
if("加锁失败".equals(result)) {
}else {
System.out.println(result);
}
}
}
只有三个线程抢到了锁
成功卖出5个,库存剩余95个
成功卖出8个,库存剩余87个
成功卖出7个,库存剩余80个
redis锁有什么问题?
总的来说有两个:
1.无法重入。
2.我们为了防止死锁,加锁时都会加上过期时间,这个时间大部分情况下都是根据经验对现有业务评估得出来的,但是万一程序阻塞或者异常,导致执行了很长时间,锁过期就会自动释放了。此时如果别的线程拿到锁,执行逻辑,就有可能出现问题。
那么这两个问题有没有办法解决呢?有,接下来我们就来讲讲Redisson
Redisson实现分布式锁
Redisson是什么?
Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格(In-Memory Data Grid)。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象,还提供了许多分布式服务。其中包括(BitSet
, Set
, Multimap
, SortedSet
, Map
, List
, Queue
, BlockingQueue
, Deque
, BlockingDeque
, Semaphore
, Lock
, AtomicLong
, CountDownLatch
, Publish / Subscribe
, Bloom filter
, Remote service
, Spring cache
, Executor service
, Live Object service
, Scheduler service
) Redisson提供了使用Redis的最简单和最便捷的方法。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离(Separation of Concern),从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。
springboot集成Redisson
集成很简单,只需两步
pom引入依赖
application.yml增加redis配置
spring:
application:
name: test
redis:
host: 127.0.0.1
port: 6379
使用也很简单,只需要注入RedissonClient即可
package com.fandf.test.redis;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.Resource;
/**
* @author fandongfeng
*/
@Component
@Slf4j
public class RedissonTest {
@Resource
RedissonClient redissonClient;
public void test() {
RLock rLock = redissonClient.getLock("anyKey");
//rLock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
rLock.lock();
try {
// do something
} catch (Exception e) {
log.error("业务异常", e);
} finally {
rLock.unlock();
}
}
}
可能不了解redisson的小伙伴会不禁发出疑问。
what?加锁时不需要加过期时间吗?这样会不会导致死锁啊。解锁不需要判断是不是自己持有吗?
哈哈,别着急,我们接下来一步步揭开redisson的面纱。
Redisson lock()源码跟踪
我们来一步步跟着lock()方法看下源码(本地redisson版本为3.20.0)
//RedissonLock.class
@Override
public void lock() {
try {
lock(-1, null, false);
} catch (InterruptedException e) {
throw new IllegalStateException();
}
}
查看lock(-1, null, false);方法
private void lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly) throws InterruptedException {
//获取当前线程id
long threadId = Thread.currentThread().getId();
//加锁代码块, 返回锁的失效时间
Long ttl = tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId);
// lock acquired
if (ttl == null) {
return;
}
CompletableFuture
我们看下它是怎么上锁的,也就是tryAcquire方法
private Long tryAcquire(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) {
//真假加锁方法 tryAcquireAsync
return get(tryAcquireAsync(waitTime, leaseTime, unit, threadId));
}
public RedissonLock(CommandAsyncExecutor commandExecutor, String name) {
super(commandExecutor, name);
this.commandExecutor = commandExecutor;
this.internalLockLeaseTime = commandExecutor.getServiceManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout();
this.pubSub = commandExecutor.getConnectionManager().getSubscribeService().getLockPubSub();
}
private
上面代码里面包含加锁和锁续约的逻辑,我们先来看看加锁的代码
这里就看的很明白了吧,redisson使用了lua脚本来保证了命令的原子性。
redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) 查看 key value 是否存在。
Redis Hexists 命令用于查看哈希表的指定字段是否存在。
如果哈希表含有给定字段,返回 1 。 如果哈希表不含有给定字段,或 key 不存在,返回 0 。
127.0.0.1:6379> hexists 123 uuid
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hincrby 123 uuid 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hincrby 123 uuid 1
(integer) 2
127.0.0.1:6379> hincrby 123 uuid 1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> hexists 123 uuid
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hgetall 123
1) "uuid"
2) "3"
127.0.0.1:6379>
当key不存在,或者已经含有给定字段(也就是已经加过锁了,这里是为了实现重入性),直接对字段的值+1
这个字段的值,也就是ARGV[2], 取得是getLockName(threadId)方法,我们再看看这个字段的值是什么
protected String getLockName(long threadId) {
return id + ":" + threadId;
}
public RedissonBaseLock(CommandAsyncExecutor commandExecutor, String name) {
super(commandExecutor, name);
this.commandExecutor = commandExecutor;
this.id = commandExecutor.getServiceManager().getId();
this.internalLockLeaseTime = commandExecutor.getServiceManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout();
this.entryName = id + ":" + name;
}
//commandExecutor.getServiceManager() 的id默认值
private final String id = UUID.randomUUID().toString();
这里就明白了,字段名称是 uuid + : + threadId
接下来我们看看锁续约的代码scheduleExpirationRenewal(threadId);
protected void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry();
//判断该实例是否加过锁
ExpirationEntry oldEntry = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(getEntryName(), entry);
if (oldEntry != null) {
//重入次数+1
oldEntry.addThreadId(threadId);
} else {
//第一次加锁
entry.addThreadId(threadId);
try {
//锁续约核心代码
renewExpiration();
} finally {
if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
//如果线程异常终止,则关闭锁续约线程
cancelExpirationRenewal(threadId);
}
}
}
}
我们看看renewExpiration()方法
private void renewExpiration() {
ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ee == null) {
return;
}
//新建一个线程执行
Timeout task = commandExecutor.getServiceManager().newTimeout(new TimerTask() {
@Override
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ent == null) {
return;
}
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId == null) {
return;
}
//设置锁过期时间为30秒
CompletionStage
OK,分析到这里我们已经知道了,lock(),方法会默认加30秒过期时间,并且开启一个新线程,每隔10秒检查一下,锁是否释放,如果没释放,就将锁过期时间设置为30秒,如果锁已经释放,那么就将这个新线程也关掉。
我们写个测试类看看
package com.fandf.test.redis;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import javax.annotation.Resource;
/**
* @Description:
* @author: fandongfeng
* @date: 2023-3-2416:45
*/
@SpringBootTest
class RedissonTest {
@Resource
private RedissonClient redisson;
@Test
public void watchDog() throws InterruptedException {
RLock lock = redisson.getLock("123");
lock.lock();
Thread.sleep(1000000);
}
}
查看锁的过期时间,及是否续约
127.0.0.1:6379> keys *
1) "123"
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 30
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 26
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 24
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 22
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 21
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 20
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 30
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 28
127.0.0.1:6379>
我们再改改代码,看看是否可重入和字段名称是否和我们预期一致
package com.fandf.test.redis;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import javax.annotation.Resource;
/**
* @Description:
* @author: fandongfeng
* @date: 2023-3-24 16:45
*/
@SpringBootTest
class RedissonTest {
@Resource
private RedissonClient redisson;
@Test
public void watchDog() throws InterruptedException {
RLock lock = redisson.getLock("123");
lock.lock();
lock.lock();
lock.lock();
//加了三次锁,此时重入次数为3
Thread.sleep(3000);
//解锁一次,此时重入次数变为3
lock.unlock();
Thread.sleep(1000000);
}
}
127.0.0.1:6379> keys *
1) "123"
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> ttl 123
(integer) 24
127.0.0.1:6379> hgetall 123
1) "df7f4c71-b57b-455f-acee-936ad8475e01:12"
2) "3"
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> hgetall 123
1) "df7f4c71-b57b-455f-acee-936ad8475e01:12"
2) "2"
127.0.0.1:6379>
我们加锁了三次,重入次数是3,字段值也是 uuid+:+threadId,和我们预期结果是一致的。
Redlock算法
redisson是基于Redlock算法实现的,那么什么是Redlock算法呢?
假设当前集群有5个节点,那么运行redlock算法的客户端会一次执行下面步骤
1.客户端记录当前系统时间,以毫秒为单位
2.依次尝试从5个redis实例中,使用相同key获取锁
当redis请求获取锁时,客户端会设置一个网络连接和响应超时时间,避免因为网络故障等原因导致阻塞。3.客户端使用当前时间减去开始获取锁时间(步骤1的时间),得到获取锁消耗的时间
只有当半数以上redis节点加锁成功,并且加锁消耗的时间要小于锁失效时间,才算锁获取成功4.如果获取到了锁,key的真正有效时间等于锁失效时间 减去 获取锁消耗的时间
5.如果获取锁失败,所有的redis实例都会进行解锁
防止因为服务端响应消息丢失,但是实际数据又添加成功导致数据不一致问题
这里有下面几个点需要注意:
1.我们都知道单机的redis是cp的,但是集群情况下redis是ap的,所以运行Redisson的节点必须是主节点,不能有从节点,防止主节点加锁成功未同步从节点就宕机,而客户端却收到加锁成功,导致数据不一致问题。
2.为了提高redis节点宕机的容错率,可以使用公式2N(n指宕机数量)+1,假设宕机一台,Redisson还要继续运行,那么至少要部署2*1+1=3台主节点。
到此,相信大家对“redis中的分布式锁有哪些特点”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是创新互联网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!
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