Redis實現高並發分布式鎖

分布式鎖場景
在分布式環境下多個操作需要以原子的方式執行
首先啟一個springboot項目，再引入redis依賴包：

<!-- https://mvnrepository.com/artifa ... -starter-data-redis -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <version>2.2.2.RELEASE</version>
</dependency>
以下是一個扣減庫存的接口作為例子：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                if (stock > 0) {
                        int realStock = stock - 1;
                        stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                        System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                } else {
                        System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                }
                return "end";
        }
}
1.單實例應用場景
以上代碼使用JMeter壓測工具進行調用，設置參數為：
Number Of Threads[users]:100
Ramp Up Period[in seconds]:0
Loop Count：2
用單個web調用，結果出現並發問題：
<ignore_js_op> 
解決方案：加入同步鎖（synchronized）

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                synchronized(this) {
                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                        if (stock > 0) {
                                int realStock = stock - 1;
                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                                System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                        } else {
                                System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                        }
                        return "end"; 
                }
        }
}

2.多實例分布式場景
以上代碼，比如有多個應用程序，用nginx做負載均衡，進行同時調用壓測
兩個程序存在同樣的扣減，出現並發現象。
第一個應用扣減結果顯示：
<ignore_js_op> 
第二個應用扣減結果顯示：
<ignore_js_op> 
解決方案：redis的setnx方法（可參考SETNX的api）
多個線程setnx調用時，有且僅有一個線程會拿到這把鎖，所以拿到鎖的執行業務代碼，最后釋放掉鎖，代碼如下：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                String lockkey = "lockkey";
                Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx
                if(!result) {
                        return "";
                }
                int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                if (stock > 0) {
                        int realStock = stock - 1;
                        stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                        System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                } else {
                        System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                }
                springRedisTemplate.delete(lockkey);
                return "end"; 
        }
}
調用200次，壓測結果顯示還是有問題，只減掉了一部分：
<ignore_js_op> 
這時，加大壓測次數，結果正常了：
第一個應用扣減結果顯示：
<ignore_js_op> 
第二個應用扣減結果顯示：
<ignore_js_op> 
這個只是因為加大了調用次數，執行業務代碼需要一點時間，這段時間拒絕了很多等待獲取鎖的請求。但是，還是有問題，假如redis服務掛掉了，拋出異常了，這時鎖不會被釋放掉，出現死鎖問題，可以添加try catch處理，代碼如下：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                String lockkey = "lockkey";
                try{
                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx
                        if(!result) {
                                return "";
                        }
                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                        if (stock > 0) {
                                int realStock = stock - 1;
                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                                System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                        } else {
                                System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                        }
                }finally{
                        springRedisTemplate.delete(lockkey);
                }
                return "end"; 
        }
}
這時，Redis服務掛掉導致死鎖的問題解決了，但是，如果服務器果宕機了，又會導致鎖不能被釋放的現象，所以可以設置超時時間為10s，代碼如下：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                String lockkey = "lockkey";
                try{
                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue",10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx
                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx
                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);
                        if(!result) {
                                return "";
                        }
                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                        if (stock > 0) {
                                int realStock = stock - 1;
                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                                System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                        } else {
                                System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                        }
                }finally{
                        springRedisTemplate.delete(lockkey);
                }
                return "end"; 
        }
}
這時，如果有一個線程執行需要15s，當執行到10s時第二個線程進來拿到這把鎖，會出現多個線程拿到同一把鎖執行，在第一個線程執行完時會釋放掉第二個線程的鎖，以此類推…就會導致鎖的永久失效。所以，只能自己釋放自己的鎖，可以給當前線程取一個名字，代碼如下：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                String lockkey = "lockkey";
                String clientId = UUID.randomUUID().toString();
                try{
                        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,clientId ,10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx
                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx
                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);
                        if(!result) {
                                return "";
                        }
                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                        if (stock > 0) {
                                int realStock = stock - 1;
                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                                System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                        } else {
                                System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                        }
                }finally{
                        springRedisTemplate.delete(lockkey);
                }
                return "end"; 
        }
}

永久失效的問題解決了，但是，如果第一個線程執行15s，還是會存在多個線程擁有同一把鎖的現象。所以，需要續期超時時間，當一個線程執行5s后對超時時間進行續期都10s，就可以解決了，續期設置可以借助redission工具。

Redission使用
Redission分布式鎖實現原理：
<ignore_js_op>
pom.xml

<dependency>
        <groupId>org.redisson</groupId>
        <artifactId>redisson</artifactId>
        <version>3.6.5</version>
</dependency>

Application.java啟動類

@bean
public Redission redission {
        //此為單機模式
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://120.0.0.1:6379").setDatabase(0);
        return (Redission)Redission.creat(config);
}

最終解決以上所有問題的代碼如下：

@RestController
public class IndexController {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate；
        @Autowired
        private Redissionredission；

        @RequestMapping("/deduct_stock")
        public Stirng deductStock() {
                String lockkey = "lockkey";
                //String clientId = UUID.randomUUID().toString();
                RLock lock = redission.getLock();
                try{
                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,clientId ,10,TimeUnit.SECONDS);//jedis.setnx
                        //Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(lockkey,"lockvalue");//jedis.setnx
                        //stringRedisTemplate.expire(lockkey,10,TimeUnit.SECONDS);
                        //加鎖:redission默認超時時間為30s，每10s續期一次，也可以自己設置時間
                        lock.lock(60,TimeUnit.SECONDS);
                        int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));//jedis.get(key)
                        if (stock > 0) {
                                int realStock = stock - 1;
                                stringRedisTemplate.opsForValue.set("stock",realStock+"");//jedis.set(key,value)
                                System.out.println(扣減成功，剩余庫存：" + realStock + "");
                        } else {
                                System.out.println(扣減失敗，庫存不足！" );
                        }
                }finally{
                        lock.unlock();
                        //springRedisTemplate.delete(lockkey);
                }
                return "end"; 
        }
}
高並發分布式鎖的問題得到解決。