SpringBoot(二十七)整合Redis之分布式锁

在之前的一篇文章(《Java分布式锁,搞懂分布式锁实现看这篇文章就对了》)，已经介绍过几种java分布式锁，今天来个Redis分布式锁的demo。redis 现在已经成为系统缓存的必备组件，针对缓存读取更新操作，通常我们希望当缓存过期之后能够只有一个请求去更新缓存，其它请求依然使用旧的数据。这就需要用到锁，因为应用服务多数以集群方式部署，因此这里的锁就必需要是分布式锁才能符合需求。

学习本章节之前，建议依次阅读以下文章，更好的串联全文内容，如已掌握以下列出知识点，请跳过：

请叫我头头哥_SpringBoot(二十七)整合Redis之分布式锁

v简单实现

锁是针对某个资源的状态，保证其访问的互斥性，在实际使用当中，这个状态一般是一个字符串。使用 Redis 实现锁，主要是将状态放到 Redis 当中，利用其原子性，当其他线程访问时，如果 Redis 中已经存在这个状态，就不允许之后的一些操作。spring boot使用Redis的操作主要是通过RedisTemplate(或StringRedisTemplate )来实现。

1.1 将锁状态放入 Redis：

redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lockkey", "value"); // setIfAbsent如果键不存在则新增,存在则不改变已经有的值。

1.2 设置锁的过期时间

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

1.3 删除/解锁

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

这么就是简单实现，但是1.1和1.2这么做，这两步违背了原子性，也就是一旦锁被创建，而没有设置过期时间，则锁会一直存在。

1.4 获取锁

redisTemplate.delete("lockkey");

1.5 解决方案

spring data的 RedisTemplate 当中并没有这样的方法。但是在jedis当中是有这种原子操作的方法的，需要通过 RedisTemplate 的 execute 方法获取到jedis里操作命令的对象.

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

注意： Redis 从2.6.12版本开始 set 命令支持 NX 、 PX 这些参数来达到 setnx 、 setex 、 psetex 命令的效果，文档参见： SET — Redis 命令参考

NX：表示只有当锁定资源不存在的时候才能 SET 成功。利用 Redis 的原子性，保证了只有第一个请求的线程才能获得锁，而之后的所有线程在锁定资源被释放之前都不能获得锁。

v锁的进阶

模拟一个比较常见的秒杀场景，这时候就需要用到锁。

2.1 创建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;

    /**
     * 加锁
     * @param targetId   targetId - 商品的唯一标志
     * @param timeStamp  当前时间+超时时间 也就是时间戳
     * @return
     */
    public boolean lock(String targetId,String timeStamp){
        if(stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(targetId,timeStamp)){
            // 对应setnx命令，可以成功设置,也就是key不存在
            return true;
        }

        // 判断锁超时 - 防止原来的操作异常，没有运行解锁操作  防止死锁
        String currentLock = stringRedisTemplate.opsForValue().get(targetId);
        // 如果锁过期 currentLock不为空且小于当前时间
        if(!Strings.isNullOrEmpty(currentLock) && Long.parseLong(currentLock) < System.currentTimeMillis()){
            // 获取上一个锁的时间value 对应getset，如果lock存在
            String preLock =stringRedisTemplate.opsForValue().getAndSet(targetId,timeStamp);

            // 假设两个线程同时进来这里，因为key被占用了，而且锁过期了。获取的值currentLock=A(get取的旧的值肯定是一样的),两个线程的timeStamp都是B,key都是K.锁时间已经过期了。
            // 而这里面的getAndSet一次只会一个执行，也就是一个执行之后，上一个的timeStamp已经变成了B。只有一个线程获取的上一个值会是A，另一个线程拿到的值是B。
            if(!Strings.isNullOrEmpty(preLock) && preLock.equals(currentLock) ){
                // preLock不为空且preLock等于currentLock，也就是校验是不是上个对应的商品时间戳，也是防止并发
                return true;
            }
        }
        return false;
    }


    /**
     * 解锁
     * @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) ){
                // 删除锁状态
                stringRedisTemplate.opsForValue().getOperations().delete(target);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("警报！警报！警报！解锁异常{}",e);
        }
    }
}

这个是Redis加锁和解锁的工具类，里面使用的主要是两个命令，SETNX和GETSET。

SETNX命令将key设置值为value，如果key不存在，这种情况下等同SET命令。当key存在时，什么也不做

GETSET命令先查询出原来的值，值不存在就返回nil。然后再设置值对应的Java方法在代码中提示了。注意一点的是，Redis是单线程的！所以在执行GETSET和SETNX不会存在并发的情况。

2.2 创建Controller模拟秒杀场景

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;

    /**
     * 超时时间 5s
     */
    private static final int TIMEOUT = 5*1000;

    @RequestMapping(value = "/seckilling")
    public String Seckilling(String targetId){
        //加锁
        long time = System.currentTimeMillis() + TIMEOUT;
        if(!redisLockHelper.lock(targetId,String.valueOf(time))){
            return "排队人数太多，请稍后再试.";
        }

        int surplusCount = 0;
        // 查询该商品库存，为0则活动结束 e.g. getStockByTargetId
        if(surplusCount==0){
            return "活动结束.";
        }else {
            // 下单 e.g. buyStockByTargetId

            //减库存 不做处理的话，高并发下会出现超卖的情况，下单数，大于减库存的情况。虽然这里减了，但由于并发，减的库存还没存到map中去。新的并发拿到的是原来的库存
            surplusCount =surplusCount-1;
            try{
                Thread.sleep(100);//模拟减库存的处理时间
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            // 减库存操作数据库 e.g. updateStockByTargetId

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

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

        return "恭喜您，秒杀成功。";
    }
}

其他参考资料：

注：本文中很多内容来自以上链接的学习心得，感谢以上人员分享，也请转载本文的各站保持以上链接。

v源码地址

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

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