SpringBoot進階教程(五十五)整合Redis之分佈式鎖

在之前的一篇文章(《Java分佈式鎖,搞懂分佈式鎖實現看這篇文章就對了》)，已經介紹過幾種java分佈式鎖，今天來個Redis分佈式鎖的demo。redis 現在已經成爲系統緩存的必備組件，針對緩存讀取更新操作，通常我們希望當緩存過期之後能夠只有一個請求去更新緩存，其它請求依然使用舊的數據。這就需要用到鎖，因爲應用服務多數以集羣方式部署，因此這裏的鎖就必需要是分佈式鎖才能符合需求。

學習本章節之前，建議依次閱讀以下文章，更好的串聯全文內容，如已掌握以下列出知識點，請跳過：

v簡單實現

鎖是針對某個資源的狀態，保證其訪問的互斥性，在實際使用當中，這個狀態一般是一個字符串。使用 Redis 實現鎖，主要是將狀態放到 Redis 當中，利用其原子性，當其他線程訪問時，如果 Redis 中已經存在這個狀態，就不允許之後的一些操作。spring boot使用Redis的操作主要是通過RedisTemplate(或StringRedisTemplate )來實現。

1.1 將鎖狀態放入 Redis：

redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lockkey", "value"); // setIfAbsent如果鍵不存在則新增,存在則不改變已經有的值。

1.2 設置鎖的過期時間

redisTemplate.expire("lockkey", 30000, TimeUnit.MILLISECONDS);

1.3 刪除/解鎖

redisTemplate.delete("lockkey");

這麼就是簡單實現，但是1.1和1.2這麼做，這兩步違背了原子性，也就是一旦鎖被創建，而沒有設置過期時間，則鎖會一直存在。

1.4 獲取鎖

redisTemplate.opsForValue().get("lockkey");

1.5 解決方案

spring data的 RedisTemplate 當中並沒有這樣的方法。但是在jedis當中是有這種原子操作的方法的，需要通過 RedisTemplate 的 execute 方法獲取到jedis裏操作命令的對象.

String result = template.execute(new RedisCallback<String>() {
            @Override
            public String doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
                JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection();
                return commands.set(key, "鎖定的資源", "NX", "PX", 3000);
            }
        });

注意： Redis 從2.6.12版本開始 set 命令支持 NX 、 PX 這些參數來達到 setnx 、 setex 、 psetex 命令的效果，文檔參見： SET — Redis 命令參考

NX：表示只有當鎖定資源不存在的時候才能 SET 成功。利用 Redis 的原子性，保證了只有第一個請求的線程才能獲得鎖，而之後的所有線程在鎖定資源被釋放之前都不能獲得鎖。

v鎖的進階

模擬一個比較常見的秒殺場景，這時候就需要用到鎖。

2.1 創建RedisLockHelper

package com.demo.common;

import com.google.common.base.Strings;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * Created by toutou on 2019/1/27.
 */
@Component
@Slf4j
public class RedisLockHelper {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    /**
     * 加鎖
     * @param targetId   targetId - 商品的唯一標誌
     * @param timeStamp  當前時間+超時時間 也就是時間戳
     * @return
     */
    public boolean lock(String targetId,String timeStamp){
        if(stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(targetId,timeStamp)){
            // 對應setnx命令，可以成功設置,也就是key不存在
            return true;
        }

        // 判斷鎖超時 - 防止原來的操作異常，沒有運行解鎖操作  防止死鎖
        String currentLock = stringRedisTemplate.opsForValue().get(targetId);
        // 如果鎖過期 currentLock不爲空且小於當前時間
        if(!Strings.isNullOrEmpty(currentLock) && Long.parseLong(currentLock) < System.currentTimeMillis()){
            // 獲取上一個鎖的時間value 對應getset，如果lock存在
            String preLock =stringRedisTemplate.opsForValue().getAndSet(targetId,timeStamp);

            // 假設兩個線程同時進來這裏，因爲key被佔用了，而且鎖過期了。獲取的值currentLock=A(get取的舊的值肯定是一樣的),兩個線程的timeStamp都是B,key都是K.鎖時間已經過期了。
            // 而這裏面的getAndSet一次只會一個執行，也就是一個執行之後，上一個的timeStamp已經變成了B。只有一個線程獲取的上一個值會是A，另一個線程拿到的值是B。
            if(!Strings.isNullOrEmpty(preLock) && preLock.equals(currentLock) ){
                // preLock不爲空且preLock等於currentLock，也就是校驗是不是上個對應的商品時間戳，也是防止併發
                return true;
            }
        }
        return false;
    }


    /**
     * 解鎖
     * @param target
     * @param timeStamp
     */
    public void unlock(String target,String timeStamp){
        try {
            String currentValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get(target);
            if(!Strings.isNullOrEmpty(currentValue) && currentValue.equals(timeStamp) ){
                // 刪除鎖狀態
                stringRedisTemplate.opsForValue().getOperations().delete(target);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("警報！警報！警報！解鎖異常{}",e);
        }
    }
}

這個是Redis加鎖和解鎖的工具類，裏面使用的主要是兩個命令，SETNX和GETSET。

SETNX命令將key設置值爲value，如果key不存在，這種情況下等同SET命令。當key存在時，什麼也不做

GETSET命令先查詢出原來的值，值不存在就返回nil。然後再設置值對應的Java方法在代碼中提示了。注意一點的是，Redis是單線程的！所以在執行GETSET和SETNX不會存在併發的情況。

2.2 創建Controller模擬秒殺場景

package com.demo.controller;

import com.demo.common.RedisLockHelper;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * Created by toutou on 2019/1/27.
 */
@RestController
@Slf4j
public class RedisController {

    @Autowired
    RedisLockHelper redisLockHelper;

    /**
     * 超時時間 5s
     */
    private static final int TIMEOUT = 5*1000;

    @RequestMapping(value = "/seckilling")
    public String Seckilling(String targetId){
        //加鎖
        long time = System.currentTimeMillis() + TIMEOUT;
        if(!redisLockHelper.lock(targetId,String.valueOf(time))){
            return "排隊人數太多，請稍後再試.";
        }

        int surplusCount = 0;
        // 查詢該商品庫存，爲0則活動結束 e.g. getStockByTargetId
        if(surplusCount==0){
            return "活動結束.";
        }else {
            // 下單 e.g. buyStockByTargetId

            //減庫存 不做處理的話，高併發下會出現超賣的情況，下單數，大於減庫存的情況。雖然這裏減了，但由於併發，減的庫存還沒存到map中去。新的併發拿到的是原來的庫存
            surplusCount =surplusCount-1;
            try{
                Thread.sleep(100);//模擬減庫存的處理時間
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            // 減庫存操作數據庫 e.g. updateStockByTargetId

            // buyStockByTargetId 和 updateStockByTargetId 可以同步完成(或者事物)，保證原子性。
        }

        //解鎖
        redisLockHelper.unlock(targetId,String.valueOf(time));

        return "恭喜您，秒殺成功。";
    }
}

其他參考資料：

注：本文中很多內容來自以上鍊接的學習心得，感謝以上人員分享，也請轉載本文的各站保持以上鍊接。

v源碼地址

https://github.com/toutouge/javademosecond/tree/master/hellospringboot

作　　者：請叫我頭頭哥
出　　處：http://www.cnblogs.com/toutou/
關於作者：專注於基礎平臺的項目開發。如有問題或建議，請多多賜教！
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原文出處：https://www.cnblogs.com/toutou/p/redis_lock.html

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v簡單實現

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