Redis实现分布式锁

Posted 2020-08-22 Andyzty

Redis实现分布式锁

在集群等多服务器中经常要使用到同步处理一下业务，这时普通的事务是满足不要业务需求，需要分布式锁。分布式锁的实现方式有多种，如redis实现分布式锁，zookeeper实现分布式锁等，这篇先实现redis分布式锁。

实现原理

1、通过setnx(lock_timeout)实现，如果设置了锁返回1，已经有值没有设置成功返回0。

2、死锁问题：通过时间来判断是否过期，如果已经过期，获取到过期时间get(lockKey)，然后getset(lock_timeout)判断是否和get相同，相同则证明已经加锁成功，因为可能会导致多个线程同时执行getset(lock_timeout)方法。这是可能导致多个线程都只需getset后，对于判断加锁成功的线程，再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)过期时间，防止多个线程同时叠加时间，导致锁时效时间翻倍。

3、针对集群服务器时间不一致问题，可以从调用redis的time()获取当前时间。

代码实现

分布式锁接口

DistributionLock.java

/**
 * 创建时间：2016年12月8日 下午6:51:51
 * 
 * 分布式锁
 * 
 * @author andy
 * @version 2.2
 */

public interface DistributionLock {

    //加锁成功 返回加锁时间
    public Long lock(String lockKey, String threadname);

    //解锁 需要更加加锁时间判断是否有权限
    public void unlock(String lockKey, long lockvalue, String threadname);
}

分布式锁Redis实现

RedisDistributionLock.java

import java.io.Serializable;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import org.apache.log4j.Logger;
import org.springframework.dao.DataAccessException;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.JdkSerializationRedisSerializer;

import org.andy.utils.SpringContextHolder;


/**
 * 创建时间：2016年12月8日 下午5:44:16
 * 
 * redis分布式锁
 * 
 * @author andy
 * @version 2.2
 */

public class RedisDistributionLock implements DistributionLock{

    private static final long LOCK_TIMEOUT = 60 * 1000; //加锁超时时间 单位毫秒  意味着加锁期间内执行完操作 如果未完成会有并发现象

    private static final Logger LOG = Logger.getLogger(RedisDistributionLock.class); //redis锁日志

    @SuppressWarnings("unchecked")
    private static RedisTemplate<Serializable, Serializable> redisTemplate = (RedisTemplate<Serializable, Serializable>) SpringContextHolder
            .getBean("redisTemplate");

    /**
     * 取到锁加锁 取不到锁一直等待直到获得锁
     */
    @Override
    public Long lock(String lockKey, String threadname) {
        LOG.info(threadname + "开始执行加锁");
        while (true) { //循环获取锁
            Long lock_timeout = System.currentTimeMillis() + LOCK_TIMEOUT + 1; //锁时间
            if (redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {

                @Override
                public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
                    JdkSerializationRedisSerializer jdkSerializer = new JdkSerializationRedisSerializer();
                    byte[] value = jdkSerializer.serialize(lock_timeout);
                    return connection.setNX(lockKey.getBytes(), value);
                }
            })) { //如果加锁成功
                LOG.info(threadname + "加锁成功++++++++111111111");
                redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); //设置超时时间，释放内存
                return lock_timeout;
            }else {
                Long currt_lock_timeout_Str = (Long) redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); // redis里的时间
                if (currt_lock_timeout_Str != null && currt_lock_timeout_Str < System.currentTimeMillis()) { //锁已经失效
                    // 判断是否为空，不为空的情况下，说明已经失效，如果被其他线程设置了值，则第二个条件判断是无法执行

                    Long old_lock_timeout_Str = (Long) redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, lock_timeout);
                    // 获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间
                    if (old_lock_timeout_Str != null && old_lock_timeout_Str.equals(currt_lock_timeout_Str)) {
                        // 如过这个时候，多个线程恰好都到了这里，但是只有一个线程的设置值和当前值相同，他才有权利获取锁
                        LOG.info(threadname + "加锁成功+++++++2222222222");
                        redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); //设置超时时间，释放内存
                        return lock_timeout;//返回加锁时间
                    }
                }
            }

            try {
                LOG.info(threadname +  "等待加锁，睡眠100毫秒"); 
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);//睡眠100毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } 
        }
    }

    @Override
    public void unlock(String lockKey, long lockvalue, String threadname) {
        LOG.info(threadname + "执行解锁==========");//正常直接删除 如果异常关闭判断加锁会判断过期时间
        Long currt_lock_timeout_Str = (Long) redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); // redis里的时间

        if (currt_lock_timeout_Str != null && currt_lock_timeout_Str == lockvalue) {//如果是加锁者 则删除锁 如果不是则等待自动过期 重新竞争加锁
            redisTemplate.delete(lockKey); //删除键
            LOG.info(threadname + "解锁成功-----------------");
        }
    }

}

注：上面接口中参数threadname只是为了测试多线程数据打印，生成环境可以去掉接口DistributionLock和实现类RedisDistributionLock中的String threadname参数。

多服务器采用获取redis时间，代替上面使用到的所有当前时间System.currentTimeMillis()。

public long currtTimeFromRedis(){ //获取redis当前时间
        return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() {
            @Override
            public Long doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
                return connection.time();
            }
        });
    }

模拟测试

测试代码

模拟20个线程同时执行业务，获取资源。

@Test
    public void testRedisDistributionLock(){
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(new Runnable() {

                @Override
                public void run() {
                    task(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }

        try {
            TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    private void task(String name){
        DistributionLock lock = new RedisDistributionLock(); 
        Long locktime; //加锁时间
        if ((locktime = lock.lock(RedisKeyUtil.DISTRIBUTED_LOCK_NO + 1, name)) != null) {
            //开始执行任务
            System.out.println(name + "任务执行中");
            //任务执行完毕 关闭锁
            lock.unlock(RedisKeyUtil.DISTRIBUTED_LOCK_NO + 1, locktime, name);
        }
    }

测试结果

加锁后，保证只有一个线程获取当前资源，释放锁后释放资源。

有时间写一下zookeeper实现分布式锁