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Redis分布式锁

2022-08-03 07:51:00 【m0_67401606】

一、Redis锁

多个客户端，通过watch一个键-值，然后开启事务
如果在开启事务的期间，watch的值没有被其他客户端修改过，则执行成功
如果在开启事务的期间，watch的值被其他客户端修改了，则执行失败
set name erick
set age 10
watch name age # 监控对应的属性
multi
set address shanxi
set year 2022
exec
如果事务在执行期间，没有其他客户端去操作被watch的值，则A客户端的事物可以执行成功
如果想解除监控，unwatch
watch必须在开启事务之前

二、分布式锁

在集群模式下，synchronized只能保证单个JVM内部的线程互斥，不能保证跨JVM的互斥

1. 单个JVM

在这里插入图片描述

2. 多个JVM

在这里插入图片描述

3. 分布式锁

满足分布式系统或集群模式下多进程可见并互斥的锁
分布式锁特点
1. 多进程可见：必须多个jvm都能去访问到该锁资源
2. 互斥：锁资源必须是互斥
3. 高可用：锁的稳定性要得到保证
4. 高性能：加锁本来就会降低系统性能，如何保证
5. 安全性：锁假如无法释放怎么办

三、Redis分布式锁

1. 基础版本

单线程保证一定只有一个线程来获取锁
场景一：假如锁匙放失败怎么半？
1. 获取: SETNX k v
2. 执行业务
3. 释放锁 DEL k
场景二：
1. 获取锁，并添加过期时间 SET K V EX 10 NX
2. 执行业务
3. 释放锁

在这里插入图片描述

package com.erick.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class Demo01 {

    public static final String LOCK_NAME = "LOCK";

    public static final String LOCK_VALUE = "ERICK";

    public static final int EXPIRE_SECS = 5;

    private static Jedis getJedis() {
        return new Jedis("60.205.229.31", 6381);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> secondLock()).start();
        new Thread(() -> secondLock()).start();
    }

    /*场景一: 假如释放锁失败，则后面永远无法执行*/
    public static void firstLock() {
        //1.上锁
        Jedis redis = getJedis();
        Long lockResult = redis.setnx(LOCK_NAME, LOCK_VALUE);
        if (1 == lockResult) {
            // 2. 执行业务
            executeBusiness();
            // 3. 释放锁
            redis.del(LOCK_NAME);
        } else {
            // 获取锁失败
            System.out.println("Can not get lock");
        }
    }

    /*场景二： 释放锁失败，通过自动过期来保证*/
    public static void secondLock() {
        Jedis redis = getJedis();
        String lockResult = redis.set(LOCK_NAME, LOCK_VALUE, "NX", "EX", EXPIRE_SECS);
        if ("OK".equalsIgnoreCase(lockResult)) {
            executeBusiness();
            redis.del(LOCK_NAME);
        } else {
            System.out.println("Can not get lock");
        }
    }

    private static void executeBusiness() {
        System.out.println("Business execution.....");
    }
}

2. 增强版本

上面分布式锁存在问题：误删，删已失效
在这里插入图片描述

解决方法一：设置超时时间远大于业务执行时间，但是会带来性能问题

解决方法二：删除锁的时候要判断，是不是自己的，如果是再删除 UUID

其中key可以用业务名称来表示
value用uuid来表示
2.1 删除锁时，先通过value来判断锁是不是自己线程的
2.2 如果是，则删除，如果不是，就不要删除

package com.erick.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.UUID;

public class Demo11 {

private static Jedis getJedis() {
    return new Jedis("60.205.229.31", 6381);
}

private static String getLockValue() {
    return UUID.randomUUID().toString();
}

private static final String LOCK_KEY = "LOCK";

private static final int EXPIRE_SECS = 5;

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> firstMethod(LOCK_KEY, getLockValue())).start();
}

private static void firstMethod(String lockKey, String lockValue) {
    Jedis redis = getJedis();
    String lockResult = redis.set(lockKey, lockValue, "NX", "EX", EXPIRE_SECS);
    if ("OK".equalsIgnoreCase(lockResult)) {
        executeBusiness();
        String presentValue = redis.get(lockKey);
        
        /*判断是否是自己的，是自己的再删除*/
        if (lockValue.equalsIgnoreCase(presentValue)) {
            redis.del(lockKey);
            System.out.println("lock deleted");
        }
    } else {
        System.out.println("Can not get lock");
    }
}

private static void executeBusiness() {
    System.out.println("Business execution.....");
}

}

3. Lua脚本

3.1 存在的问题

判断锁是否能释放，和锁真正释放的代码中间，假如存在full gc，那么就会依然出现问题
判断锁是否该释放锁和释放锁，应该做成一个原子性的动作
但是redis的事务机制不是强一致性

3.2 Lua脚本

Redis提供了Lua脚本功能，在一个脚本中编写多条Redis命令，确保多条命令的原子性
1. Redis内部函数
redis.call(‘命令名称’,‘key’,‘其他参数’, …)
2. 无参数， 0代表key的参数
EVAL “return redis.call(‘set’,‘name’,‘erick’)” 0
3. 带参数
EVAL “return redis.call(‘set’,KEYS[1],ARGV[1])” 1 age 20
KEYS[1]: redis的key值个数
ARGV[1]: redis的value的值个数
1: 具体包含几个key
age：实际传递的key值
20: 实际传递的value值
获取流程
– 获取锁中的线程标示,动态传递参数
local keyName = redis.call(‘get’,KEYS[1])
– 比较线程标示与锁中的是否一直
if (ARGV[1] == keyName) then
– 释放锁
redis.call(‘del’,KEYS[1])
return 1
– 如果不一致，则返回结果为0
else
return 0
end
private static boolean deleteLockIfMy(Jedis redis, String lockKey, String lockValue) {
/用lua脚本来保证/
String luaScript = "-- 获取锁中的线程标示,动态传递参数
" +
"local keyName = redis.call(‘get’,KEYS[1])
" +
"
" +
"-- 比较线程标示与锁中的是否一直
" +
"if (keyName == ARGV[1]) then
" +
" – 释放锁
" +
" redis.call(‘del’,KEYS[1])
" +
" return 1
" +
" – 如果不一致，则返回结果为0
" +
"else
" +
" return 0
" +
“end”;
```
    /*加载脚本*/
    String script = redis.scriptLoad(luaScript);
    /*向脚本中传递参数*/
    Object delResult = redis.evalsha(script, Arrays.asList(lockKey), Arrays.asList(lockValue));
    /*上面的结果是Long类型*/
    if (delResult.equals(1L)) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}
```

4. 存在的问题

某些业务场景，需要对锁有更高的要求
极端情况下出现的问题

在这里插入图片描述

四、Redisson

一个用来进行分布式锁的工具类
org.redisson:redisson:3.16.8

0. 入门案例

package com.erick.redis;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Demo03 {

    private static final String LOCK_KEY = "COMMERCE-BUSINESS";

    /*Redisson的配置类*/
    private static RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        /* Redis 单节点*/
        config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6381");
        return Redisson.create(config);
    }

    private static void executeBusiness() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Business executing.....");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> lockMethodWithRetry()).start();
        new Thread(() -> lockMethodWithRetry()).start();
    }

    /*基本使用*/
    private static void lockMethod() {
        RedissonClient redissonClient = redissonClient();
        /* RLock extends Lock*/
        RLock lock = redissonClient.getLock(LOCK_KEY);

        /*可重入锁： 默认超时时间喂30s*/
        if (lock.tryLock()) {
            try {
                executeBusiness();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();

            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println("Lock Released");
            }
        } else {
            System.out.println("Can not get lock");
        }
    }

    /*等待超时的锁*/
    private static void lockMethodWithRetry() {
        RedissonClient redissonClient = redissonClient();
        /*获取对应的key的锁*/
        RLock lock = redissonClient.getLock(LOCK_KEY);

        // 内部包含 重试机制，通过Redis的发布订阅者模式来实现
        /* 参数一：最长等待时间，超时则不再等待
         * 参数二：锁超时释放时间
         * 参数三：时间单位 */
        boolean hasLok = false;
        try {
            hasLok = lock.tryLock(6, 20, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        if (hasLok) {
            try {
                executeBusiness();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
                System.out.println("Lock Released");
            }
        } else {
            System.out.println("Can not get lock");
        }
    }
}

1. 可重入

1.1 不可重入锁

在这里插入图片描述

1.2 可重入锁

存储的键值对用Hash结构来保存
为了保证多条命令的原子性，必须采取lua脚本来做

在这里插入图片描述

1.3 Lua脚本

在这里插入图片描述

2. 重试机制

通过等待时间结合，发布以及订阅模式来实现
不会立即触发重试机制，而是订阅当前锁的使用者发布的消息

3. 锁超时释放

业务执行期间，不断有定时任务去更新过期时间
业务执行完毕后，取消定时任务

在这里插入图片描述

4 . 主从一致性

4.1 主节点宕机

在这里插入图片描述

4.2 联锁

设立多个redis作为主节点

只有每个都获取成功的时候，才会去执行
在这里插入图片描述

package com.erick.redis;

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
businessWithLock();
}

private static void businessWithLock() {
    String lockKey = "BUSINESS";
    RedissonClient firstClient = redissonClient01();
    RedissonClient secondClient = redissonClient02();
    RedissonClient thirdClient = redissonClient03();

    RLock firstLock = firstClient.getLock(lockKey);
    RLock secondLock = secondClient.getLock(lockKey);
    RLock thirdLock = thirdClient.getLock(lockKey);

    /*获取到多把锁*/
    RLock multiLock = firstClient.getMultiLock(firstLock, secondLock, thirdLock);

    boolean hasLock = multiLock.tryLock();
    try{
        if (hasLock) {
            business();
        } else {
            System.out.println("未获取到锁，业务没有执行");
        }
    }finally {
        multiLock.unlock();
    }
}

private static void business() {
    System.out.println("执行业务");
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

/*Redis的配置类*/
private static RedissonClient redissonClient01() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6379");
    return Redisson.create(config);
}

private static RedissonClient redissonClient02() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6380");
    return Redisson.create(config);
}

private static RedissonClient redissonClient03() {
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://60.205.229.31:6381");
    return Redisson.create(config);
}

}

先自我介绍一下，小编13年上师交大毕业，曾经在小公司待过，去过华为OPPO等大厂，18年进入阿里，直到现在。深知大多数初中级java工程师，想要升技能，往往是需要自己摸索成长或是报班学习，但对于培训机构动则近万元的学费，着实压力不小。自己不成体系的自学效率很低又漫长，而且容易碰到天花板技术停止不前。因此我收集了一份《java开发全套学习资料》送给大家，初衷也很简单，就是希望帮助到想自学又不知道该从何学起的朋友，同时减轻大家的负担。添加下方名片，即可获取全套学习资料哦

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Redis分布式锁

一、Redis锁

如果事务在执行期间，没有其他客户端去操作被watch的值，则A客户端的事物可以执行成功

如果想解除监控，unwatch

watch必须在开启事务之前

二、分布式锁

1. 单个JVM

2. 多个JVM

3. 分布式锁

分布式锁特点

三、Redis分布式锁

1. 基础版本

场景一：假如锁匙放失败怎么半？

场景二：

2. 增强版本

3. Lua脚本

3.1 存在的问题

3.2 Lua脚本

1. Redis内部函数

2. 无参数， 0代表key的参数

3. 带参数

4. 存在的问题

四、Redisson

0. 入门案例

1. 可重入

1.1 不可重入锁

1.2 可重入锁

1.3 Lua脚本

2. 重试机制

3. 锁超时释放

4 . 主从一致性

4.1 主节点宕机

4.2 联锁

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1. 单个JVM

2. 多个JVM

3. 分布式锁

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1. 基础版本

场景一： 假如锁匙放失败怎么半？

场景二：

2. 增强版本

3. Lua脚本

3.1 存在的问题

3.2 Lua脚本

1. Redis内部函数

2. 无参数， 0代表key的参数

3. 带参数

4. 存在的问题

四、Redisson

0. 入门案例

1. 可重入

1.1 不可重入锁

1.2 可重入锁

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