基于 redis 实现分布式锁思考

Java小咖秀

修改于 2021-04-25 11:03:03

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分布式锁

基于 redis 实现分布式锁思考几个问题？？？

synchronized 锁为什么不能应用于分布式锁？

synchronized 虽然能够解决同步问题，但是每次只有一个线程访问，并且 synchronized 锁属于 JVM 锁，仅适用于单点部署；然而分布式需要部署多台实例，属于不同的 JVM 线程对象

使用 redis 中 setnx 实现分布式锁。

//设置分布式锁
String lockKey = "product_001_key";
//语义：如何不存在则存入缓存中，且返回true；
//否则已存在，则返回false即加锁失败
Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "product_001_lock");
if (!result) {
  //没有加锁成功，则返回提示等
}
try{
  
}catch() {
  
}finally{
  //释放锁
  stringRedisTemplate.delete(lockKey);
}

针对以上设置分布式锁思考一下问题？

1. 如果突然服务器宕机，那么必然造成锁无法释放，即造成死锁？

解决方案：设置超时时间。

//设置分布式锁
String lockKey = "product_001_key";
Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "product_001_lock");
//设置锁超时时间30s
stringRedisTemplate.expire(lockKey,30, TimeUnit.SECONDS);
if (!result) {
  //没有加锁成功，则返回提示等
}
try{
  
}catch() {
  
}finally{
  //释放锁
  stringRedisTemplate.delete(lockKey);
}

2. 加锁和设置超时时间中间引起服务器宕机，则一样会导致死锁。

Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "product_001_lock");
//------服务器宕机，则超时时间未设置成功-------
//设置锁超时时间30s
stringRedisTemplate.expire(lockKey,30, TimeUnit.SECONDS);

解决方案：原子性操作，即同时加锁和设置超时时间；

即上面的代码合并成一句操作：

Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,"product_001_lock", 30, TimeUnit.SECONDS)

3. 思考超时时间设置是否合理呢？即线程执行时间和锁超时时间并非一致。

场景：假设设置加锁超时时间 10s；

高并发场景下，线程 A 执行时间为 15s，redis 依据超时时间，将其线程 A 加的锁释放掉；然后线程 B 获取锁，并加锁成功，此时线程 A 执行结束，执行 finally 代码块就会将线程 B 加的锁释放。

解决方案：设置线程随机 ID，释放锁时判断是否为当前线程加的锁，即使存在线程 A 因线程执行时间超时被动释放其锁，但至少保证当前超时线程不会释放其他线程加的锁。但是面对线程执行时间大于设置的超时时间，也是会存在并发问题。

String lockKey = "product_001";
String clientId = UUID.randomUUID().toString();
//设置超时时间，且加锁和设置线程ID
Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,clientId, 30, TimeUnit.SECONDS)`
  
if (!result) {
  //没有加锁成功，则返回提示等
}
try{
  
}catch() {
  
}finally{
  //释放锁：加锁线程ID和当前执行线程ID相同，才允许释放锁
 if (clientId.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey))){
        stringRedisTemplate.delete(lockKey);
    }
}

4. 上面场景解决方案：加锁续命即续线程锁超时时间

解决方案：加锁成功时，开启一个后台线程，每隔 10s（自定义）判断当前线程是否还持有锁，持有锁则再续命 30s 等

Redission 实现分布式锁

实现原理流程：

            String lockKey = "product_001";
        //获取锁对象，并未加锁
        RLock redissonLock = redisson.getLock(lockKey);
        try {
            // **此时加锁**，实现锁续命功能
            redissonLock.lock();
            int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock")); 
            if (stock > 0) {
                int realStock = stock - 1;
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", realStock + ""); 
                System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock + "");
            } else {
                System.out.println("扣减失败，库存不足");
            }
        }finally {
          //释放锁
            redissonLock.unlock();
        }

总结

综上，设计实现分布式锁需要满足一下条件：

\1. 互斥性；在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。

\2. 不能发生死锁；即使存在一个线程持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他线程能加锁。

\3. 加锁和解锁必须是同一个线程。

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