本篇文章給大家帶來了關于redis的相關知識，其中主要介紹了關于分布式鎖是什么？Redis又是怎么實現分布式鎖的？需要滿足什么條件？下面一起來看一下吧，希望對需要的朋友有幫助。
一、分布式鎖基本原理
分布式鎖：滿足分布式系統或集群模式下多進程可見并且互斥的鎖。
分布式鎖應該滿足的條件：
可見性：多個線程都能看到相同的結果，注意：這個地方說的可見性并不是并發編程中指的內存可見性，只是說多個進程之間都能感知到變化的意思
互斥：互斥是分布式鎖的最基本的條件，使得程序串行執行
高可用：程序不易崩潰，時時刻刻都保證較高的可用性
高性能：由于加鎖本身就讓性能降低，所有對于分布式鎖本身需要他就較高的加鎖性能和釋放鎖性能
安全性：安全也是程序中必不可少的一環
常見的分布式鎖有三種：
Mysql：mysql本身就帶有鎖機制，但是由于mysql性能本身一般，所以采用分布式鎖的情況下，其實使用mysql作為分布式鎖比較少見
Redis：redis作為分布式鎖是非常常見的一種使用方式，現在企業級開發中基本都使用redis或者zookeeper作為分布式鎖，利用setnx這個方法，如果插入key成功，則表示獲得到了鎖，如果有人插入成功，其他人插入失敗則表示無法獲得到鎖，利用這套邏輯來實現分布式鎖
Zookeeper：zookeeper也是企業級開發中較好的一個實現分布式鎖的方案
二、基于Redis實現分布式鎖
實現分布式鎖時需要實現的兩個基本方法：
獲取鎖：
互斥：確保只能有一個線程獲取鎖
非阻塞：嘗試一次，成功返回true，失敗返回false
釋放鎖：
手動釋放
超時釋放：獲取鎖時添加一個超時時間
基于Redis實現分布式鎖原理：
SET resource_name my_random_value NX PX 30000
resource_name：資源名稱，可根據不同的業務區分不同的鎖
my_random_value：隨機值，每個線程的隨機值都不同，用于釋放鎖時的校驗
NX：key不存在時設置成功，key存在則設置不成功
PX：自動失效時間，出現異常情況，鎖可以過期失效
利用NX的原子性，多個線程并發時，只有一個線程可以設置成功，設置成功表示獲得鎖，可以執行后續的業務處理；如果出現異常，過了鎖的有效期，鎖自動釋放；
版本一
1、定義ILock接口
public interface ILock extends AutoCloseable {
/**
* 嘗試獲取鎖
*
* @param timeoutSec 鎖持有的超時時間，過期后自動釋放
* @return true代表獲取鎖成功；false代表獲取鎖失敗
*/
boolean tryLock(long timeoutSec);
/**
* 釋放鎖
* @return
*/
void unLock();
}2、基于Redis實現分布式鎖—RedisLock
public class SimpleRedisLock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
//獲取線程標識
String threadId = Thread.currentThread().getId();
//獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
//通過del刪除鎖
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}鎖誤刪問題
問題說明：
持有鎖的線程1在鎖的內部出現了阻塞，這時鎖超時自動釋放，這時線程2嘗試獲得鎖，然后線程2在持有鎖執行過程中，線程1反應過來，繼續執行，走到了刪除鎖邏輯，此時就會把本應該屬于線程2的鎖進行刪除，這就是鎖誤刪的情況。
解決方案：
在存入鎖時，放入自己線程的標識，在刪除鎖時，判斷當前這把鎖的標識是不是自己存入的，如果是，則進行刪除，如果不是，則不進行刪除。
版本二：解決鎖誤刪問題
public class SimpleRedisLock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
//獲取線程標識
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
//獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
// 獲取線程標示
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖中的標示
String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
// 判斷標示是否一致
if(threadId.equals(id)) {
// 釋放鎖
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}鎖釋放的原子性問題
問題分析：
上述釋放鎖的代碼依然存在鎖誤刪問題，當線程1獲取鎖中的線程標識，并根據標識判斷是自己的鎖，這時鎖到期自動釋放，恰好線程2嘗試獲取鎖，并拿到了鎖，此時線程1依然執行釋放鎖的操作，就導致誤刪了線程2持有的鎖。
原因在于，由java代碼實現的釋放鎖流程不是原子操作，存在線程安全問題。
解決方案：
Redis提供了Lua腳本功能，在一個腳本中編寫多條Redis命令，可以確保多條命令執行時的原子性。
版本三：調用Lua腳本改造分布式鎖
public class SimpleRedisLock implements ILock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
//獲取線程標識
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
//獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
String script = "if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then\n" +
" return redis.call("del",KEYS[1])\n" +
"else\n" +
" return 0\n" +
"end";
//通過執行lua腳本實現鎖刪除，可以校驗隨機值
RedisScript<Boolean> redisScript = RedisScript.of(script, Boolean.class);
stringRedisTemplate.execute(redisScript,
Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name),
ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}
