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详解redis分布式锁(优化redis分布式锁的过程及Redisson使用)

时间：2022-03-04 11:23:33 | 栏目：Redis | 点击：次

1. redis在实际的应用中

不仅可以用来缓存数据，在分布式应用开发中，经常被用来当作分布式锁的使用，为什么要用到分布式锁呢？

在分布式的开发中，以电商库存的更新功能进行讲解，在实际的应用中相同功能的消费者是有多个的，假如多个消费者同一时刻要去消费一条数据，假如业务逻辑处理逻辑是查询出redis中的商品库存，而如果第一个进来的消费的消费者获取到库存了，还没进行减库存操作，相对晚来的消费者就获取了商品的库存，这样就导致数据会出错，导致消费的数据变多了。

例如：消费者A和消费者B分别去消费生产者C1和生产者C2的数据，而生产者都是使用同一个redis的数据库的，如果生产者C1接收到消费者A的消息后，先进行查询库存，然后当要进行减库存的时候，因为生产者C2接收到消费者B的消息后，也去查询库存，而因为生产者C1还没有进行库存的更新，导致生产者C2获取到的库存数是脏数据，而不是生产者C1更新后的数据，导致业务出错。

在这里插入图片描述

如果不是分布式的应用，可以使用synchronized进行防止库存更新的问题的产生，但是synchronized只是基于JVM层面的，如果在不同的JVM中，就不能实现这样的功能。

   @GetMapping("getInt0")
    public String test() {
        synchronized (this) {
            //获取当前商品的数量
            int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
            //然后对商品进行出库操作,即进行减1
            /*
             * a业务逻辑
             *
             * */
            if (productNum > 0) {
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
                int productNumNow = productNum - 1;
            } else {
                return "product=0";
            }
            int productNumNow = productNum - 1;
            return "success=" + productNumNow;
        }
    }

2.如何使用redis的功能进行实现分布式锁

2.1 redis分布式锁思想

如果对redis熟悉的话，我们能够想到redis中具有setnx的命令，该命令的功能宇set功能类似，但是setnx的命令在进行存数据前，会检查redis中是否已经存在相同的key，如存在的话就返回false，反之则返回true，因此我们可以使用该命令的功能，设计一个分布式锁。

2.1.1设计思想：

2.1.2 根据上面的设计思想进行代码实现

代码片段【1】

  @GetMapping("getInt1")
    public String fubushisuo(){
        //setIfAbsent的指令功能和redis命令中的setNx功能一样,如果redis中已经存在相同的key,则返回false
        String lockkey = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        String lockvalue = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        boolean opsForSet = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockkey,lockvalue);
        //如果能够成功的设置lockkey，这说明当前获取到分布式锁
        if (!opsForSet){
            return "false";
        }
        //获取当前商品的数量
        int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
        //然后对商品进行出库操作,即进行减1
        /*
        * a业务逻辑
        *
        * */
        if (productNum>0){
            stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
            int productNumNow = productNum - 1;
        }else {
            return "product=0";
        }
        //然后进行释放锁
        stringRedisTemplate.delete(lockkey);
        int productNumNow = productNum-1;
        return "success="+productNumNow;
    }
2.1.2.1反思代码片段【1】

如果使用这种方式，会产生死锁的方式：
死锁发生的情况：
（1） 如果在a业务逻辑出现错误时，导致不能执行delete()操作，使得其他的请求不能获取到分布式锁，业务lockkey一直存在于reids中，导致setnx操作一直失败，所以不能获取到分布式锁
（2） 解决方法，使用对业务代码进行try…catch操作，如果出现错误，那么使用finally对key进行删除

优化代码【2】

     @GetMapping("getInt2")
    public String fubushisuo2(){
        //setIfAbsent的指令功能和redis命令中的setNx功能一样,如果redis中已经存在相同的key,则返回false
        String lockkey = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        String lockvalue = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        boolean opsForSet = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockkey,lockvalue);
        int productNumNow = 0;
        //如果能够成功的设置lockkey，这说明当前获取到分布式锁
        if (!opsForSet){
            return "false";
        }
        try {
            //获取当前商品的数量
            int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
            //然后对商品进行出库操作,即进行减1
            /*
             * b业务逻辑
             * */
            if (productNum>0){
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
                productNumNow = productNum-1;
            }else {
                return "product=0";
            }

        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getCause());
        }finally {
                //然后进行释放锁
            stringRedisTemplate.delete(lockkey);
        }

        return "success="+productNumNow;
    }
2.1.2.2反思代码【2】

出现问题的情况：
如果这种情况也有会产生的情况，如果此时有多台服务器都在运行该方法，
其中有一个方法获取到了分布式锁，而在运行下面的业务代码时，此时该服务器突然宕机了，导致其他的不能获取到分布式锁，

解决方法：加上过期时间，但又服务宕机了，过了设置的时间后，redis会可以把key给删除，这样其他的的服务器就可以正常的进行上锁了。

优化代码【3】

 @GetMapping("getInt3")
    public String fubushisuo3(){
        //setIfAbsent的指令功能和redis命令中的setNx功能一样,如果redis中已经存在相同的key,则返回false
        String lockkey = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        String lockvalue = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
       //[01] boolean opsForSet = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockkey,lockvalue);
        //设置过期时间为10秒，但是如果使用该命令，没有原子性，可能执行expire前宕机了，而不是设置过期时间，
       //[02] stringRedisTemplate.expire(lockkey, Duration.ofSeconds(10));
        //使用setIfAbsent(lockkey,lockvalue,10,TimeUnit.SECONDS);代码代替上面[01],[02]行代码
        Boolean opsForSet = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockkey, lockvalue, 10, TimeUnit.SECONDS);
        int productNumNow = 0;
        //如果能够成功的设置lockkey，这说明当前获取到分布式锁
        if (!opsForSet){
            return "false";
        }
        try {
            //获取当前商品的数量
            int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
            //然后对商品进行出库操作,即进行减1
            /*
             * c业务逻辑
             * */
            if (productNum>0){
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
                productNumNow = productNum-1;
            }else {
                return "product=0";
            }

        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getCause());
        }finally {
        
        //然后进行释放锁
            stringRedisTemplate.delete(lockkey);
        }
        
        return "success="+productNumNow;
    }
2.1.2.3 反思优化代码【3】

出现问题的情况：
如果c业务逻辑持续超过了设置时间，导致redis中的lockkey过期了，
而其他的用户此时访问该方法时获取到锁了，而在此时，之前的的c业务逻辑也执行完成了，但是他会执行delete，把lcokkey删除了。导致分布式锁出错。
例子：在12:01:55的时刻，有一个A来执行该getInt3方法，并且成功获取到锁，但是A执行了10秒后还不能完成业务逻辑，导致redis中的锁过期了，而在11秒的时候有B来执行getint3方法，因为key被A删除了，导致B能够成功的获取redis锁，而在B获取锁后，A因为执行完成了，然后把reids中的key给删除了，但是我们注意的是，A删除的锁是B加上去的，而A的锁是因为过期了，才被redis自己删除了，因此这导致了C如果此时来时也能获取redis分布式锁

解决方法：使用UUID，产生一个随机数，当要进行delete（删除）redis中key时，判断是不是之前自己设置的UUID

代码优化【4】

  @GetMapping("getInt4")
    public String fubushisuo4(){
        //setIfAbsent的指令功能和redis命令中的setNx功能一样,如果redis中已经存在相同的key,则返回false
        String lockkey = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        //获取UUID
        String lockvalue = UUID.randomUUID().toString();
        Boolean opsForSet = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockkey, lockvalue, 10, TimeUnit.SECONDS);
        int productNumNow = 0;
        //如果能够成功的设置lockkey，这说明当前获取到分布式锁
        if (!opsForSet){
            return "false";
        }
        try {
            //获取当前商品的数量
            int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
            //然后对商品进行出库操作,即进行减1
            /*
             * c业务逻辑
             * */

            if (productNum>0){
                stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
                productNumNow = productNum-1;
            }else {
                return "product=0";
            }

        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getCause());
        }finally {
        
        //进行释放锁
            if (lockvalue==stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockkey)){
                stringRedisTemplate.delete(lockkey);
            }
        }
        return "success="+productNumNow;
    }
2.1.2.4 反思优化代码【4】

出现问题的情况：
此时该方法是比较完美的，一般并发不是超级大的情况下都可以进行使用，但是关于key的过期时间需要根据业务执行的时间，进行设置，防止在业务还没执行完时，key就过期了.

解决方法：目前有很多redis的分布式锁的框架，其中redisson用的是比较多的

2.2 使用redisson进行实现分布式锁

先添加redisson的maven依赖

        <dependency>
			<groupId>org.redisson</groupId>
			<artifactId>redisson</artifactId>
			<version>3.11.1</version>
		</dependency>

redisson的bean配置

@Configuration
public class RedissonConfigure {
    @Bean
    public Redisson redisson(){
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://27.196.106.42:6380").setDatabase(0);
        return (Redisson) Redisson.create(config);
    }
}

实现分布式锁代码如下

 @GetMapping("getInt5")
    public String fubushisuo5(){
        //setIfAbsent的指令功能和redis命令中的setNx功能一样,如果redis中已经存在相同的key,则返回false
        String lockkey = "yigehaimeirumengdechengxuyuan";
        //获取UUID
        RLock lock = redisson.getLock(lockkey);
        lock.lock();
        int productNumNow = 0;
        //如果能够成功的设置lockkey，这说明当前获取到分布式锁

        try {
            //获取当前商品的数量
            int productNum = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("product"));
            //然后对商品进行出库操作,即进行减1
            /*
             * c业务逻辑
             * */
            if (productNum>0){
            stringRedisTemplate.opsForValue().set("product", String.valueOf(productNum - 1));
            productNumNow = productNum-1;
            }else {
                return "product=0";
            }
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getCause());
        }finally {
           lock.unlock();
            }

        //然后进行释放锁
        return "success="+productNumNow;
    }

从面就能看到，redisson实现分布式锁是非常简单的，只要简单的几条命令就能实现分布式锁的功能的。
redisson实现分布式锁的只要原理如下：
redisson使用了Lua脚本语言使得命令既有原子性，redisson获取锁时，会给key设置30秒的过期是按，同时redisson会记录当前请求的线程编号，然后定时的去检查该线程的状态，如果还处于执行状态的话，而且key差不多要超期过时时，redisson会修改key的过期时间，一般增加10秒。这样就可以动态的设置key的过期时间了，弥补了优化代码【4】的片段

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