Day412.分布式锁redisson与缓存 -谷粒商城

Posted 2021-10-26 阿昌喜欢吃黄桃

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Day412.分布式锁redisson与缓存 -谷粒商城相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

分布式锁redisson与缓存

读模式缓存使用流程

缓存

本地缓存：和微服务同一个进程。缺点：分布式时本都缓存不能共享

分布式缓存：缓存中间件

一、本地缓存

category、brand、product

安装docker-redis

https://blog.csdn.net/qq_43284469/article/details/120397138

product导入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

配置redis主机地址

spring: 
  redis:
    host: 192.168.109.101
    port: 6379

自动注入了RedisTemplate
优化菜单获取业务getCatalogJson

@Override
public Map<Long, List<Catelog2Vo>>  getCatelogJson() {
    String catelogJson = redisTemplate.opsForValue().get("catelogJson");
    if (StringUtils.isEmpty(catelogJson)){
        //缓存中没有
        Map<Long, List<Catelog2Vo>> catelogJsonFromDB = getCatelogJsonFromDB();
        redisTemplate.opsForValue().set("catelogJson",JSON.toJSONString(catelogJsonFromDB));
        return catelogJsonFromDB;
    }

    //因为转化的对象是复杂对象，所以通过TypeReference
    Map<Long, List<Catelog2Vo>> catelogJsonFromDB = JSON.parseObject(catelogJson,new TypeReference<Map<Long, List<Catelog2Vo>>>(){});
    return catelogJsonFromDB;
}




//从数据库查询数据
public Map<Long, List<Catelog2Vo>>  getCatelogJsonFromDB() {
    //将数据库的多次交互，转为一次，一次性查询所有数据
    List<CategoryEntity> allList = baseMapper.selectList(null);
    //查出所有分类
    List<CategoryEntity> level1Categorys = getParent_cid(allList,0L);
    //分装数据
    Map<Long, List<Catelog2Vo>> resultMap = level1Categorys.stream().collect(Collectors.toMap(CategoryEntity::getCatId, v -> {
        //每一个的一级分类，查到这个一级分类的二级分类
        List<CategoryEntity> list = getParent_cid(allList,v.getCatId());
        List<Catelog2Vo> catelog2VoList = null;
        if (!StringUtils.isEmpty(list)) {
            catelog2VoList = list.stream().map(item -> {
                Catelog2Vo catelog2Vo = new Catelog2Vo(v.getCatId().toString(), null, item.getCatId().toString(), item.getName());
                //封装二级分类的三级分类
                List<CategoryEntity> entityList = getParent_cid(allList,item.getCatId());
                if (!StringUtils.isEmpty(entityList)){
                    List<Catelog2Vo.Catelog3Vo> catelog3Vos = entityList.stream().map(m -> {
                        Catelog2Vo.Catelog3Vo catelog3Vo = new Catelog2Vo.Catelog3Vo(item.getCatId().toString(),m.getCatId().toString(),m.getName());
                        return catelog3Vo;
                    }).collect(Collectors.toList());
                    catelog2Vo.setCatalog3List(catelog3Vos);
                }
                return catelog2Vo;
            }).collect(Collectors.toList());
            return catelog2VoList;
        }
        return catelog2VoList;
    }));
    return resultMap;
}

private List<CategoryEntity> getParent_cid(List<CategoryEntity> allList,Long parent_cid) {
    List<CategoryEntity> collect = allList.stream().filter(item -> {
        return item.getParentCid().equals(parent_cid);
    }).collect(Collectors.toList());
    return collect;
    //        return baseMapper.selectList(new QueryWrapper<CategoryEntity>().eq("parent_cid", v.getCatId()));
}

lettuce堆外内存溢出bug

当进行压力测试时后期后出现堆外内存溢出OutOfDirectMemoryError
- 产生原因：
  - 1)、springboot2.0以后默认使用lettuce作为操作redis的客户端，它使用netty进行
    网络通信
  - 2)、lettuce的bug导致netty堆外内存溢出。netty如果没有指定堆外内存，默认使
    用Xms的值，可以使用-Dio.netty.maxDirectMemory进行设置
- 解决方案
  
  由于是lettuce的bug造成，不要直接使用-Dio.netty.maxDirectMemory 去调大虚拟机堆外内存，治标不治本。
  - 1)、升级lettuce客户端。但是没有解决的
  - 2)、切换使用jedis
```
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>io.lettuce</groupId>
            <artifactId>lettuce-core</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>
```
  lettuce和jedis是操作redis的底层客户端，RedisTemplate是再次封装
缓存失效
- 缓存穿透【不存在的数据】
  - 缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起为id 为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。
  - 解决：
    - 缓存空对象、布隆过滤器、mvc拦截器
- 缓存雪崩【缓存在某一时刻同时失效】
  - 缓存雪崩是指在我们设置缓存时key采用了相同的过期时间，导致缓存在某一时刻同时失效，请求全部转发到DB，DB瞬时压力过重雪崩。
  - 解决方案
    - 规避雪崩：缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
      如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同缓存数据库中。
      设置热点数据永远不过期。
      出现雪崩：降级熔断
      事前：尽量保证整个 redis 集群的高可用性，发现机器宕机尽快补上。选择合适的内存淘汰策略。
      事中：本地ehcache缓存 + hystrix限流&降级，避免mysql崩掉
      事后：利用 redis 持久化机制保存的数据尽快恢复缓存
- 缓存击穿【并发查同一条数据】
  - 缓存击穿指并发查同一条数据。缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。
  - 解决方案：
    - 设置热点数据永远不过期。
      加互斥锁：业界比较常用的做法，是使用mutex。简单地来说，就是在缓存失效
      的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去load db去数据库加载，而是先使用
      缓存工具的某些带成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX或者Memcache
      的ADD）去set一个mutex key，当操作返回成功时，再进行load db的操作并回设
      缓存；否则，就重试整个get缓存的方法。

缓存击穿:加锁

不好的方法是synchronized(this)，肯定不能这么写，不具体写了锁时序问题：之前的逻辑是查缓存没有，然后取竞争锁查s数据库，这样就造成多次查数据库。

解决方法：

竞争到锁后，再次确认缓存中没有，再去查数据库。

@Override
public Map<Long, List<Catelog2Vo>> getCatelogJson() {
    String catelogJson = redisTemplate.opsForValue().get("catelogJson");
    //缓存中没有
    if (StringUtils.isEmpty(catelogJson)) {
        //获取数据返回
        Map<Long, List<Catelog2Vo>> catelogJsonFromDB = getCatelogJsonFromDB();
        return catelogJsonFromDB;
    }

    //因为转化的对象是复杂对象，所以通过TypeReference
    Map<Long, List<Catelog2Vo>> catelogJsonFromDB = JSON.parseObject(catelogJson, new TypeReference<Map<Long, List<Catelog2Vo>>>() {
    });
    return catelogJsonFromDB;
}


//从数据库查询数据
public Map<Long, List<Catelog2Vo>> getCatelogJsonFromDB() {
    synchronized (this) {
        //判断缓存是否已经有数据，防止之前的线程已经放好数据
        String catelogJson = redisTemplate.opsForValue().get("catelogJsonFromDB");
        if (!StringUtils.isEmpty(catelogJson)) {
            //因为转化的对象是复杂对象，所以通过TypeReference
            Map<Long, List<Catelog2Vo>> resultMap = JSON.parseObject(catelogJson, new TypeReference<Map<Long, List<Catelog2Vo>>>() {
            });
            return resultMap;
        }


        //将数据库的多次交互，转为一次，一次性查询所有数据
        List<CategoryEntity> allList = baseMapper.selectList(null);
        //查出所有分类
        List<CategoryEntity> level1Categorys = getParent_cid(allList, 0L);
        //分装数据
        Map<Long, List<Catelog2Vo>> resultMap = level1Categorys.stream().collect(Collectors.toMap(CategoryEntity::getCatId, v -> {
            //每一个的一级分类，查到这个一级分类的二级分类
            List<CategoryEntity> list = getParent_cid(allList, v.getCatId());
            List<Catelog2Vo> catelog2VoList = null;
            if (!StringUtils.isEmpty(list)) {
                catelog2VoList = list.stream().map(item -> {
                    Catelog2Vo catelog2Vo = new Catelog2Vo(v.getCatId().toString(), null, item.getCatId().toString(), item.getName());
                    //封装二级分类的三级分类
                    List<CategoryEntity> entityList = getParent_cid(allList, item.getCatId());
                    if (!StringUtils.isEmpty(entityList)) {
                        List<Catelog2Vo.Catelog3Vo> catelog3Vos = entityList.stream().map(m -> {
                            Catelog2Vo.Catelog3Vo catelog3Vo = new Catelog2Vo.Catelog3Vo(item.getCatId().toString(), m.getCatId().toString(), m.getName());
                            return catelog3Vo;
                        }).collect(Collectors.toList());
                        catelog2Vo.setCatalog3List(catelog3Vos);
                    }
                    return catelog2Vo;
                }).collect(Collectors.toList());
                return catelog2VoList;
            }
            return catelog2VoList;
        }));
        
        

        //放入缓存
        redisTemplate.opsForValue().set("catelogJson", JSON.toJSONString(resultMap),1L, TimeUnit.DAYS);

        return resultMap;
    }
}



private List<CategoryEntity> getParent_cid(List<CategoryEntity> allList, Long parent_cid) {
    List<CategoryEntity> collect = allList.stream().filter(item -> {
        return item.getParentCid().equals(parent_cid);
    }).collect(Collectors.toList());
    return collect;
    //        return baseMapper.selectList(new QueryWrapper<CategoryEntity>().eq("parent_cid", v.getCatId()));
}

加锁时序图

保证【确认缓存】、【查数据结果】、【放入缓存】是一个原子操作

上面的本地锁只能锁住当前进程，在分布式的情况下无法保证锁住整个集群服务

二、分布式缓存

本地缓存问题

每个微服务都要有缓存服务、数据更新时只更新自己的缓存，造成缓存数据不一致

解决方案

分布式缓存，微服务共用缓存中间件

分布式锁

分布式项目时，但本地锁只能锁住当前服务，需要分布式锁

redis分布式锁的原理

setnx，同一时刻只能设置成功一个前提，锁的key是一定的，value可以变，

没获取到锁阻塞或者sleep一会

设置好了锁，万一服务出现宕机，没有执行删除锁逻辑，这就造成了死锁

解决
- 设置过期时间
  - 业务还没执行完锁就过期了，别人拿到锁，自己执行完去删了别人的锁
- 锁续期（redisson有看门狗）
  - 删锁的时候明确是自己的锁。如uuid 判断uuid对了，但是将要删除的时候锁过期了，别人设置了新值，那删除了别人的锁
- 删除锁必须保证原子性（保证判断和删锁是原子的）
  - 使用redis+Lua脚本完成，脚本是原子的
最终版代码—redis分布式锁

//从数据库查询数据【Redis分布式锁】
public Map<Long, List<Catelog2Vo>> getCatelogJsonFromDBWithRedisLock() {
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    //设置redis分布式锁，30s自动删除锁
    Boolean isLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,300L,TimeUnit.SECONDS);
    if (isLock){
        //抢锁成功。。。执行业务
        Map<Long, List<Catelog2Vo>> resultMap = null;
        try {
            resultMap = getLongListMap();
        }finally {
            //lua脚本解锁：让获取数据+对比数据成为原子操作
            String script = "if redis.call(\\"get\\",KEYS[1]) == ARGV[1] then\\n" +
                "    return redis.call(\\"del\\",KEYS[1])\\n" +
                "else\\n" +
                "    return 0\\n" +
                "end";
            Long lock = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(script, Long.class),Arrays.asList("lock"),uuid);
        }
        return resultMap;

    }else {
        //抢锁失败。。。重试
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 睡眠0.2s后，重新调用 //自旋
        return getCatelogJsonFromDBWithRedisLock();
    }
}

上面的lua脚本写法每次用分布式锁时比较麻烦，我们可以采用redisson现有框架

三、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。

https://redis.io/topics/distlock

Redisson

https://github.com/redisson/redisson

1、环境搭建

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.13.4以上是关于Day412.分布式锁redisson与缓存 -谷粒商城的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 缓存击穿、穿透、雪崩及Redis分布式锁
 综合中间件Redisson实战
 Redis分布式锁Redisson原理
 Redis 分布式锁的正确实现原理演化历程与 Redisson 实战总结
 Redis 分布式锁的正确实现原理演化历程与 Redisson 实战总结
 使用Redisson实现分布式锁