分布式锁之Redis实现

左手的ㄟ右手 2023-07-23 10:56 41阅读 0赞

#### 1. 为什么需要分布式锁？ ####

我们假设一个场景：比如某电商网站做一个促销活动，例如秒杀、抢优惠券…这个时候并发超级高。

如果你的系统是集中式结构，那么ok，没有问题，但是如果你的系统是分布式架构…那么问题就来了。

在实际中为了高可用，我们通常会把服务做集群，例如秒杀系统有三个服务：A1、A2、A3，Nginx做负载均衡。

假设有三个用户在同一时刻请求nginx，nginx把这两个请求分别发放到A1、A2、A3，这个时候在A1、A2、A3中获取到的库存都是50，紧接着代码往下执行…  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1Jvb2tpZXhpYW9NdV9h_size_16_color_FFFFFF_t_70]

最后的结果是：在A1、A2、A3三个服务中的执行的结果都是剩余库存49。

但是不对啊，明明三个用户都秒杀成功了啊，按道理库存应该是47才对！  
这不就跟我们初学Java时的线程安全一样的问题吗！超买超卖！

为什么会这样？  
我之前说过，如果是集中式架构，那么我们可以用Java的18般武艺去完美的解决它，不出任何bug。  
但现在不行，我们是分布式结构，Java的锁只对单个JVM才有用。

所以这个时候我们就要用到分布式锁  
分布式锁的实现方式一般有三种：

*  基于数据库实现排他锁 
 *  基于redis实现 
 *  基于zookeeper实现（最初zookeeper就是为了分布式锁而来的）

#### 2. Redis实现分布式锁 ####

上面的案例的解决办法：  
Redis命令：  
SETNX key value：将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。

当代码执行到这里的时候，只有一个请求可以执行成功，即获取到锁，其他的请求都返回失败。  
这样就解决了其他请求同时修改数据的问题了，是不是开心了？

不！！！这样还是有问题的：假设有一个请求刚执行完setnx，刚获取到锁，此时报错了…那岂不是其他用户永远都得不到锁了？

解决：将可能报错代码try finally起来，在finally中将锁释放：del(key)。这样即使代码报错，锁也可以得到释放。是不是又开心了？

不！！！这样还有问题：假设有一个请求刚执行完setnx，刚获取到锁，此时服务挂了，finally也执行不了，锁又得不到释放…那岂不是其他用户永远都得不到锁了？

解决：使用Redis的EXPIRE命令给缓存设置过期时间。这样即使服务挂了，锁也可以得到释放。又开心了？

先获取锁，后设置过期时间，两行代码，非原子性。有没有这样一个极端的场景：获取锁之后，服务挂了，还没来的及设置过期时间…

解决：将SETNX、EXPIRE命令合成一条命令，要么一起成功，要么一起失败（StringRedisTemplate有这样的方法，底层是redis将这两个命令成原子性）。又开心了？

假设这样一个场景：我们设置的过期时间是10s，但是请求A执行代码逻辑在10s中内没有执行完，这个时候redis帮我们把锁释放了，此时请求B过来获取到锁。最后请求A在finally的时候del（key）…可想而知，问题大了，因为请求A释放的锁并不是我们自己…

解决：使用UUID或者谷歌的雪花算法生成的ID，在我们获取锁的时候将key的value设置为UUID，这样我们在del（key）的时候首先将值取出来判断一下UUID是否相同，相同才del（key）。又开心了？

> 缓存击穿 击穿是一个热点key失效，执行redis的setnx命令  
> uuid是保证给自己的锁唯一标志，防止误删。

上面的问题其实我们还没有得到解决，那就是：代码逻辑没执行完，过期时间到了，redis自动帮我们删除掉了…

解决：强行续命法：在我们获取到锁之后，开启一个子线程定时（定时时间推荐为过期时间的1/3）检查我们的锁是否到了过期时间，如果锁快过期我们的代码逻辑还没有执行完那么重新设置过期时间（例如重新设置为10s）；最后我们代码执行的时候将子线程显示停止。又开心了？

介绍个东西：Redission，他也是redis的一个客户端，他的好处是：当我们获取到锁之后会自动为我们开启子线程强行续命，子线程也不用我们自己停止。Redission里面有很多针对分布式的功能值得我们去学去用。

其实还有极端的情况：redis挂了，哈哈哈  
为了高可用，可以做Redis主从、哨兵、集群

假设Redis是主从架构。我们获取到锁之后，主节点正要往从节点同步数据，假设此时主节点挂了，从节点顶替上来，此时新的主节点是没有锁的，其他请求过来就又可以获取到锁了，这样就会出现问题…

但是这种情况极少数…一般我们写到这一步就可以了。

如果非要避免这个问题，那么建议使用Zookeeper，Zookeeper设计之初就是为了分布式锁而来的。

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