redis实现分布式锁(基础版)
使用redis实现分布式锁的方法有多种,基础版本是基于setnx命令,即如果不存在则设置。这个命令可以保证只有一个客户端能够成功设置一个key,从而获得锁。设置key的时候需要设置一个过期时间,以防止死锁。释放锁的时候需要删除key,或者使用lua脚本来保证原子性。
//导入jedis依赖 import redis.clients.jedis.Jedis; //定义一个分布式锁的类 class RedisLock { //定义一个jedis对象,用于连接redis private Jedis jedis; //定义一个锁的key private String lockKey; //定义一个锁的过期时间,单位是毫秒 private long expireTime; //构造方法,传入jedis对象,锁的key和过期时间 public RedisLock(Jedis jedis, String lockKey, long expireTime) { this.jedis = jedis; this.lockKey = lockKey; this.expireTime = expireTime; } //尝试获取锁的方法,返回一个布尔值,表示是否成功获取锁 public boolean tryLock() { //使用setnx命令,如果成功设置key,返回1,否则返回0 long result = jedis.setnx(lockKey, "1"); //如果返回1,表示获取锁成功 if (result == 1) { //设置key的过期时间,防止死锁 jedis.pexpire(lockKey, expireTime); //返回true return true; } //如果返回0,表示获取锁失败 else { //返回false return false; } } //释放锁的方法 public void unlock() { //删除key,释放锁 jedis.del(lockKey); } }
基础代码优缺点:
分析一下这个代码的优缺点。这个代码的优点是简单易懂,使用setnx命令可以保证锁的互斥性,使用过期时间可以防止死锁。这个代码的缺点是不够健壮,有以下几个问题:
- 如果在设置key的过期时间之前,客户端崩溃或者网络中断,那么key可能永远不会过期,导致其他客户端无法获取锁。
- 如果在释放锁之前,客户端崩溃或者网络中断,那么key可能没有被删除,导致其他客户端无法获取锁。
- 如果在释放锁的时候,key已经过期,那么可能会误删其他客户端设置的key,导致锁的安全性被破坏。
- 如果锁的过期时间太短,那么可能会导致客户端在执行任务的过程中,锁被其他客户端抢占,导致任务的一致性被破坏。
- 如果锁的过期时间太长,那么可能会导致客户端在获取锁失败的情况下,等待的时间过长,导致性能下降。
redis实现分布式锁(进阶版)
为了解决这些问题,可以使用一些更复杂的逻辑,如使用lua脚本来保证设置key和过期时间的原子性,使用唯一的随机值来标识锁的持有者,使用续租机制来延长锁的过期时间等。
//导入jedis依赖 import redis.clients.jedis.Jedis; //定义一个分布式锁的类 class RedisLock { //定义一个jedis对象,用于连接redis private Jedis jedis; //定义一个锁的key private String lockKey; //定义一个锁的过期时间,单位是毫秒 private long expireTime; //定义一个锁的唯一值,用于标识锁的持有者 private String lockValue; //定义一个续租线程,用于延长锁的过期时间 private Thread renewThread; //定义一个lua脚本,用于原子性地设置key和过期时间 private String setScript = "if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end"; //定义一个lua脚本,用于原子性地删除key private String delScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; //构造方法,传入jedis对象,锁的key和过期时间 public RedisLock(Jedis jedis, String lockKey, long expireTime) { this.jedis = jedis; this.lockKey = lockKey; this.expireTime = expireTime; } //尝试获取锁的方法,返回一个布尔值,表示是否成功获取锁 public boolean tryLock() { //生成一个唯一的随机值,作为锁的值 lockValue = UUID.randomUUID().toString(); //使用lua脚本,原子性地设置key和过期时间,如果成功返回1,否则返回0 long result = (long) jedis.eval(setScript, 1, lockKey, lockValue, String.valueOf(expireTime)); //如果返回1,表示获取锁成功 if (result == 1) { //创建一个续租线程,每隔一半的过期时间,就延长锁的过期时间 renewThread = new Thread(() -> { while (true) { try { //休眠一半的过期时间 Thread.sleep(expireTime / 2); //延长锁的过期时间 jedis.pexpire(lockKey, expireTime); } catch (InterruptedException e) { //如果线程被中断,退出循环 break; } } }); //启动续租线程 renewThread.start(); //返回true return true; } //如果返回0,表示获取锁失败 else { //返回false return false; } } //释放锁的方法 public void unlock() { //使用lua脚本,原子性地删除key,只有当key的值和锁的值相等时,才会删除 jedis.eval(delScript, 1, lockKey, lockValue); //中断续租线程 renewThread.interrupt(); } }
进阶代码优缺点:
分析一下这个代码的优缺点。这个代码的优点是比之前的代码更健壮,解决了以下几个问题:
- 使用lua脚本可以保证设置key和过期时间的原子性,避免了客户端崩溃或者网络中断导致的死锁。
- 使用唯一的随机值可以标识锁的持有者,避免了误删其他客户端设置的key的情况。
- 使用续租机制可以延长锁的过期时间,避免了锁被其他客户端抢占的情况。
- 使用lua脚本可以保证删除key的原子性,避免了客户端崩溃或者网络中断导致的锁未释放的情况。
这个代码的缺点是还是有一些问题,如:
- 如果续租线程出现异常或者延迟,那么锁可能会过期,导致锁的安全性被破坏。
- 如果锁的过期时间太长,那么可能会导致客户端在获取锁失败的情况下,等待的时间过长,导致性能下降。
- 如果锁的过期时间太短,那么可能会导致续租线程频繁地延长锁的过期时间,导致网络开销增加。
- 如果redis服务器出现故障或者主从切换,那么锁的状态可能会丢失,导致锁的一致性被破坏。
为了解决这些问题,可以使用一些更复杂的逻辑,如使用watchdog机制来监控续租线程的状态,使用自旋锁或者阻塞锁来优化锁的等待策略,使用集群或者哨兵模式来提高redis的可用性等。或者可以使用redisson框架,它已经实现了这些逻辑,而且提供了更多的分布式锁的功能和选项。
但是进阶版代码已经能cover大部分的场景,没有技术能实现万无一失,只是在出现问题的时候进行有效的补救,代价在承受范围内就行。也没有什么技术是永恒最好的,抛开业务谈方案就像空中楼阁。
最后,再一次感谢大家的阅读!