分布式锁-Redisson

news/2024/12/29 12:24:17/

分布式锁

  • 1、分布式锁
    • 1.1 本地锁的局限性
      • 1.1.1 测试代码
      • 1.1.2 使用ab工具测试(单节点)
      • 1.1.3 本地锁问题演示(集群情况)
    • 1.2 分布式锁实现的解决方案
    • 1.3 使用Redis实现分布式锁(了解即可)
      • 1.3.1 编写代码
      • 1.3.2 压测
    • 1.4 使用Redisson解决分布式锁
      • 1.4.1 实现代码
      • 1.4.1 压测
      • 1.4.2 可重入锁（Reentrant Lock）
      • 1.4.3 读写锁（ReadWriteLock）

1、分布式锁

这里是在我的一个分布式项目中演示的，我们只关注分布式锁相关的代码即可。

1.1 本地锁的局限性

  我们在Java中学习过了synchronized及lock锁,这些锁都是本地锁，我们通过一个案例演示本地锁的问题。

  我们通过并发操作对一个redis中的值进行自增操作。

1.1.1 测试代码

  在service-product中的TestController中添加测试方法

@RestController
@RequestMapping("/admin/product/test")
public class TestController {@Autowiredprivate TestService testService;@GetMapping("/testLock")public Result testLock(){testService.testLock();return Result.ok();}
}

接口：

public interface TestService {void testLock();
}

实现类：

/*** 本地锁演示*/
@Override
public synchronized void testLock() {//从redis中查询num数据String value = stringRedisTemplate.opsForValue().get("num");//判断是否为空if(StringUtils.isEmpty(value)){return;}//对num数据+1处理int num = Integer.parseInt(value);//存储到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("num",String.valueOf(num+1));
}

先通过redis工具设置num=0

1.1.2 使用ab工具测试(单节点)

  使用ab测试工具：httpd-tools（yum install -y httpd-tools）

  这里我在linux上使用下面这个命令有问题，我把这个工具装在windows上了，当然用Jmeter压测工具也可以的。

  测试如下：5000请求，100并发

abs.exe -n 5000 -c 100 http://localhost:8206/admin/product/test/testLock

  初始为0，执行上述命令之后，

image-20230418232410409

image-20230418232357558

  从目前的执行结果来看似乎没有问题，可是这只是单个节点的测试，如果碰到微服务集群结果是怎样的呢？

1.1.3 本地锁问题演示(集群情况)

  这里将service-product服务建立三个节点，端口号分别为8206,8216,8226

image-20230418232801989

  先将redis中的num置零，然后再次执行压测命令，此时需要修改一下，由于是测试集群，这里我们走网关，让网关去转发。

  压测命令如下：我的网关是80端口，所以这里不带端口号就是默认走网关了。

abs.exe -n 5000 -c 100 http://localhost/admin/product/test/testLock

image-20230418233118664

  查看Redis中的值，此时num并不是5000

image-20230418234633603

  集群情况下又出问题了！！！

  以上测试，可以发现：本地锁只能锁住同一工程内的资源，在分布式系统里面都存在局限性。

  此时需要分布式锁。

1.2 分布式锁实现的解决方案

  随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题！

  分布式锁主流的实现方案：

  1. 基于数据库实现分布式锁

  2. 基于缓存（Redis等）

  3. 基于Zookeeper

  每一种分布式锁解决方案都有各自的优缺点：

  1. 性能：redis最高

  2. 可靠性：zookeeper最高

  这里，我们就基于redis实现分布式锁。

1.3 使用Redis实现分布式锁(了解即可)

1.3.1 编写代码

 @Overridepublic void testLock() {//0、生成UUIDString uuid = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "");//1、从redis中获取锁，setnx
//        Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,7,TimeUnit.SECONDS);//设置超时时间
//        stringRedisTemplate.expire("lock",7, TimeUnit.SECONDS);if(lock){//从redis中查询num数据String value = stringRedisTemplate.opsForValue().get("num");//判断是否为空if(StringUtils.isEmpty(value)){return;}//对num数据+1处理int num = Integer.parseInt(value);//存储到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("num",String.valueOf(num+1));//定义lua脚本String script="if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1]\n" +"then\n" +"    return redis.call(\"del\",KEYS[1])\n" +"else\n" +"    return 0\n" +"end";//创建脚本对象DefaultRedisScript<Long> defaultRedisScript=new DefaultRedisScript<>();//设置脚本defaultRedisScript.setScriptText(script);//设置返回值类型defaultRedisScript.setResultType(Long.class);//执行删除stringRedisTemplate.execute(defaultRedisScript, Arrays.asList("lock"),uuid);//获取当前锁的value//判断
//            if(uuid.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock"))){
//                //释放锁
//                stringRedisTemplate.delete("lock");
//            }}else{//睡眠100try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//重试调用testLock();}}

这里我们做了如下优化：

1、设置锁的过期时间

2、设置UUID防误删

3、使用LUA脚本保证删除的原子性。

由于这个方式也是有问题的，我们只是演示一下

1.3.2 压测

  先将num设置为0，然后执行压测命令

abs.exe -n 5000 -c 100 http://localhost/admin/product/test/testLock

image-20230418235418250

  看起来好像成功了，但是这个只是redis单节点的情况。

  redis集群状态下的问题：

  1. 客户端A从master获取到锁

  2. 在master将锁同步到slave之前，master宕掉了。

  3. slave节点被晋级为master节点

  4. 客户端B取得了同一个资源被客户端A已经获取到的另外一个锁。

  安全失效！

  解决方案：了解即可！

1.4 使用Redisson解决分布式锁

  Github 地址：https://github.com/redisson/redisson

  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。

image-20230418235617376

  官方文档地址：https://github.com/redisson/redisson/wiki

1.4.1 实现代码

导入依赖

<!-- redisson -->
<dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson</artifactId><version>3.15.3</version>
</dependency>

1、配置Redisson

/*** redisson配置信息*/
@Data
@Configuration
@ConfigurationProperties("spring.redis")
public class RedissonConfig {private String host;private String addresses;private String password;private String port;private int timeout = 3000;private int connectionPoolSize = 64;private int connectionMinimumIdleSize=10;private int pingConnectionInterval = 60000;private static String ADDRESS_PREFIX = "redis://";/*** 自动装配**/@BeanRedissonClient redissonSingle() {Config config = new Config();if(StringUtils.isEmpty(host)){throw new RuntimeException("host is  empty");}SingleServerConfig serverConfig = config.useSingleServer()//redis://127.0.0.1:7181.setAddress(ADDRESS_PREFIX + this.host + ":" + port).setTimeout(this.timeout).setPingConnectionInterval(pingConnectionInterval).setConnectionPoolSize(this.connectionPoolSize).setConnectionMinimumIdleSize(this.connectionMinimumIdleSize);if(!StringUtils.isEmpty(this.password)) {serverConfig.setPassword(this.password);}// RedissonClient redisson = Redisson.create(config);return Redisson.create(config);}
}

2、修改实现类

 /*** Redisson使用步骤：* 1、将RedissonClient对象注入到使用的类中* 2、获取锁*      Lock lock=redisionClient.getLock();*      lock.lock();* 3、释放锁*      lock.unlock();* 注意：在使用Redisson时，可以不用自己实现*/@Overridepublic  void testLock() {//模拟sku查询//定义key sku:1314:infoString lockSku="sku:"+1314+":info";//获取锁RLock lock = redissonClient.getLock(lockSku);//加锁
//        lock.lock();//加锁时，设置超时时间
//        lock.lock(7,TimeUnit.SECONDS);//加锁时，设置超时时间和等待时间try {boolean flag = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);//判断if (flag) {//从redis中查询num数据String value = stringRedisTemplate.opsForValue().get("num");//判断是否为空if(StringUtils.isEmpty(value)){return;}//对num数据+1处理int num = Integer.parseInt(value);//存储到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("num",String.valueOf(num+1));}else{Thread.sleep(50);testLock();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {//释放锁lock.unlock();}}

  锁的获取方式有很多种，这里我在注释中也写了常用的，只是演示一下效果

1.4.1 压测

abs.exe -n 5000 -c 100 http://localhost/admin/product/test/testLock

image-20230419000053236

查看redis中的值

image-20230419000113475

此时测试是没有问题的。

1.4.2 可重入锁（Reentrant Lock）

  基于Redis的Redisson分布式可重入锁RLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口。

  大家都知道，如果负责储存这个分布式锁的Redisson节点宕机以后，而且这个锁正好处于锁住的状态时，这个锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生，Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗，它的作用是在Redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期。默认情况下，看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟，也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

  另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

  快速入门使用的就是可重入锁。也是最常使用的锁。

  最常见的使用：

RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
// 最常使用
lock.lock();
// 加锁以后10秒钟自动解锁
// 无需调用unlock方法手动解锁
lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);// 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
if (res) {try {...} finally {lock.unlock();}
}

1.4.3 读写锁（ReadWriteLock）

  基于Redis的Redisson分布式可重入读写锁RReadWriteLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock接口。其中读锁和写锁都继承了RLock接口。

  分布式可重入读写锁允许同时有多个读锁和一个写锁处于加锁状态。

RReadWriteLock rwlock = redisson.getReadWriteLock("anyRWLock");
// 最常见的使用方法
rwlock.readLock().lock();
// 或
rwlock.writeLock().lock();// 10秒钟以后自动解锁
// 无需调用unlock方法手动解锁
rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);// 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
boolean res = rwlock.readLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
boolean res = rwlock.writeLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
...
lock.unlock();

代码实现

@GetMapping("/read")
public Result read(){String msg=testService.readLock();return Result.ok(msg);
}
@GetMapping("/write")
public Result write(){String msg=testService.writeLock();return Result.ok(msg);
}

接口

 //读锁测试String readLock();//写锁测试String writeLock();

实现类

 //读锁测试@Overridepublic String readLock() {//初始化获取锁RReadWriteLock readWriteLock = redissonClient.getReadWriteLock("readWriteLock");//获取读锁RLock rLock = readWriteLock.readLock();//加锁rLock.lock(10,TimeUnit.SECONDS);//读取数据String msg = stringRedisTemplate.opsForValue().get("msg");//释放锁//rLock.unlock();return msg;}//写锁测试@Overridepublic String writeLock() {//初始化获取锁RReadWriteLock readWriteLock = redissonClient.getReadWriteLock("readWriteLock");//获取写锁RLock rLock = readWriteLock.writeLock();//加锁
//        rLock.lock();rLock.lock(10,TimeUnit.SECONDS);
//        boolean flag = rLock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);//写入到redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("msg",String.valueOf(System.currentTimeMillis()));//释放锁//rLock.unlock();return "写入了一条数据到redis";}

这里我将读锁和写锁的释放锁的代码注释掉，目的是为了测试。

  打开两个浏览器窗口测试：

  http://localhost:8206/admin/product/test/read

  http://localhost:8206/admin/product/test/write

  • 同时访问写：一个写完之后，等待一会儿（约10s），另一个写开始

  • 同时访问读：不用等待

  • 先写后读：读要等待（约10s）写完成

  • 先读后写：写要等待（约10s）读完成

  分布式锁入门大概写到这里，用确实是跟着文档来，但是要谈理解还差的太远。


http://www.ppmy.cn/news/48514.html

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