如何在springcloud分布式系统中实现分布式锁?

释放双眼,带上耳机,听听看~!

一、简介

一般来说,对数据进行加锁时,程序先通过acquire获取锁来对数据进行排他访问,然后对数据进行一些列的操作,最后需要释放锁。Redis 本身用 watch命令进行了加锁,这个锁是乐观锁。使用 watch命令对于频繁访问的键会引起性能的问题。

二、redis命令介绍

  • SETNX命令(SET if Not eXists)

当且仅当 key 不存在,将 key 的值设为 value ,并返回1;若给定的 key 已经存在,则 SETNX 不做任何动作,并返回0。

  • SETEX命令

设置超时时间

  • GET命令

返回 key 所关联的字符串值,如果 key 不存在那么返回特殊值 nil 。

  • DEL命令

删除给定的一个或多个 key ,不存在的 key 会被忽略。

三、实现思路

由于redis的setnx命令天生就适合用来实现锁的功能,这个命令只有在键不存在的情况下为键设置值。获取锁之后,其他程序再设置值就会失败,即获取不到锁。获取锁失败。只需不断的尝试获取锁,直到成功获取锁,或者到设置的超时时间为止。

另外为了防治死锁,即某个程序获取锁之后,程序出错,没有释放,其他程序无法获取锁,从而导致整个分布式系统无法获取锁而导致一系列问题,甚至导致系统无法正常运行。这时需要给锁设置一个超时时间,即setex命令,锁超时后,从而其它程序就可以获取锁了。

四、编码实现

本文采用springboot结合redis 取实现的,所以你需要装一个redis。

  1. 首先引入创建springboot工程,引入redis 。


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1<dependency>
2           <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3           <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
4           <scope>test</scope>
5       </dependency>
6
7       <!-- 开启web-->
8       <dependency>
9           <groupId>org.springframework.boot</groupId>
10          <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
11      </dependency>
12     
13      <!-- redis-->
14      <dependency>
15          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
16          <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
17      </dependency>
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2.创建一个锁类


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2/**
3 * 全局锁,包括锁的名称
4 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
5 */
6public class Lock {
7    private String name;
8    private String value;
9
10    public Lock(String name, String value) {
11        this.name = name;
12        this.value = value;
13    }
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15    public String getName() {
16        return name;
17    }
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19    public String getValue() {
20        return value;
21    }
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23}
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3.创建分布式锁的具体方法,思路已经说清楚了,代码注释也写好了,就不讲解了。


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1import org.apache.commons.lang.StringUtils;
2import org.slf4j.Logger;
3import org.slf4j.LoggerFactory;
4import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
5import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
6import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
7import org.springframework.stereotype.Component;
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9import java.util.concurrent.TimeUnit;
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11/**
12 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
13 */
14@Component
15public class DistributedLockHandler {
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17    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DistributedLockHandler.class);
18    private final static long LOCK_EXPIRE = 30 * 1000L;//单个业务持有锁的时间30s,防止死锁
19    private final static long LOCK_TRY_INTERVAL = 30L;//默认30ms尝试一次
20    private final static long LOCK_TRY_TIMEOUT = 20 * 1000L;//默认尝试20s
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22    @Autowired
23    private StringRedisTemplate template;
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25    /**
26     * 尝试获取全局锁
27     *
28     * @param lock 锁的名称
29     * @return true 获取成功,false获取失败
30     */
31    public boolean tryLock(Lock lock) {
32        return getLock(lock, LOCK_TRY_TIMEOUT, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
33    }
34
35    /**
36     * 尝试获取全局锁
37     *
38     * @param lock    锁的名称
39     * @param timeout 获取超时时间 单位ms
40     * @return true 获取成功,false获取失败
41     */
42    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout) {
43        return getLock(lock, timeout, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
44    }
45
46    /**
47     * 尝试获取全局锁
48     *
49     * @param lock        锁的名称
50     * @param timeout     获取锁的超时时间
51     * @param tryInterval 多少毫秒尝试获取一次
52     * @return true 获取成功,false获取失败
53     */
54    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval) {
55        return getLock(lock, timeout, tryInterval, LOCK_EXPIRE);
56    }
57
58    /**
59     * 尝试获取全局锁
60     *
61     * @param lock           锁的名称
62     * @param timeout        获取锁的超时时间
63     * @param tryInterval    多少毫秒尝试获取一次
64     * @param lockExpireTime 锁的过期
65     * @return true 获取成功,false获取失败
66     */
67    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
68        return getLock(lock, timeout, tryInterval, lockExpireTime);
69    }
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72    /**
73     * 操作redis获取全局锁
74     *
75     * @param lock           锁的名称
76     * @param timeout        获取的超时时间
77     * @param tryInterval    多少ms尝试一次
78     * @param lockExpireTime 获取成功后锁的过期时间
79     * @return true 获取成功,false获取失败
80     */
81    public boolean getLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
82        try {
83            if (StringUtils.isEmpty(lock.getName()) || StringUtils.isEmpty(lock.getValue())) {
84                return false;
85            }
86            long startTime = System.currentTimeMillis();
87            do{
88                if (!template.hasKey(lock.getName())) {
89                    ValueOperations<String, String> ops = template.opsForValue();
90                    ops.set(lock.getName(), lock.getValue(), lockExpireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
91                    return true;
92                } else {//存在锁
93                    logger.debug("lock is exist!!!");
94                }
95                if (System.currentTimeMillis() - startTime > timeout) {//尝试超过了设定值之后直接跳出循环
96                    return false;
97                }
98                Thread.sleep(tryInterval);
99            }
100            while (template.hasKey(lock.getName())) ;
101        } catch (InterruptedException e) {
102            logger.error(e.getMessage());
103            return false;
104        }
105        return false;
106    }
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108    /**
109     * 释放锁
110     */
111    public void releaseLock(Lock lock) {
112        if (!StringUtils.isEmpty(lock.getName())) {
113            template.delete(lock.getName());
114        }
115    }
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4.用法:


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1@Autowired
2DistributedLockHandler distributedLockHandler;
3Lock lock=new Lock("lockk","sssssssss);
4if(distributedLockHandler.tryLock(lock){
5   doSomething();
6   distributedLockHandler.releaseLock();
7}
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9

五、注意点

在使用全局锁时为了防止死锁采用 setex命令,这种命令需要根据具体的业务具体设置锁的超时时间。另外一个就是锁的粒度性。比如在redis实战中有个案列,为了实现买卖市场交易的功能,把整个交易市场都锁住了,导致了性能不足的情况,改进方案只对买卖的商品进行加锁而不是整个市场。

六、参考资料

Josiah.L 《reids in action》

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