redis之分布式锁(四)

向右看齐 2024-02-20 09:30 9阅读 0赞

#### 分布式锁 ####

*   *  一.为什么需要分布式锁
     *  二.分布式锁的基本原理
     *  三.分布式锁的实现形式
     *   *  1.使用 redis的set命令
     *  四.使用Redisson
     *   *  1.添加pom文件
         *  2.配置redisson
     *  五.Redisson-lock（重入锁）
     *   *  1.lock的两大特点
         *  2.看门狗的原理
     *  六.Redisson-lock（读写锁）
     *  七.闭锁
     *  八.redisson信号量
     *  九.保证数据一致性

### 一.为什么需要分布式锁 ###

在分布式的情况下，比如：会员服务，可能会有多个，然而单个服务的加锁行为，只能锁住一个服务，这样就会出现问题。  
![在这里插入图片描述][73ef91098efe42f8bb79de05c4131c81.png]

### 二.分布式锁的基本原理 ###

![在这里插入图片描述][32390c6341854e98bb8864c6d437afdd.png]

### 三.分布式锁的实现形式 ###

**分布式锁重点：**保证 **加锁** 和 **解锁** 的原子性。

#### 1.使用 redis的set命令 ####

set key value [EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]
    // EX：过期时间单位是秒。
    // PX：过期时间单位是毫秒。
    // NX：key不存在，才会放。
    // XX：key存在，才会放。

实现逻辑1
    使用 
    1）.获取锁（set lock ikun nx）
    2）.设置过期时间（Expire lock 60）
    3）.处理业务
    4）.释放锁
    问题：如果在获取锁之后，如果断网了，那么就不会设置过期时间，就会造成死锁。

实现逻辑2
    解决实现逻辑1的问题
    1）.获取锁和设置过期时间同时（原子性）set lock ikun ex 20 nx
    2）.处理业务
    3）.释放锁
    问题：如果业务执行的时间大于设置的过期时间，然后锁已经释放，可能被别的线程获取到了，然后咱们再去执行删锁的时候，就会删除别人的锁。

实现逻辑3
    解决实现逻辑2的问题
    1）.获取锁和设置过期时间同时（原子性）set lock uuid ex 20 nx
    2）.处理业务
    3）.判断是否是自己的锁（使用UUID）
    4）.释放锁
    缺点：判断是自己的锁，然后准备去释放锁，然后锁过期自动释放，在3）完成，4）还没执行的时候，有线程又重新设置值，然后我们再去删锁，那我们就删了别人的锁。

实现逻辑4（使用redis和Lua脚本实现）
    解决实现逻辑3的问题
    1）.获取锁和设置过期时间同时（原子性）set lock uuid ex 20 nx
    2）.处理业务
    3）.Lua脚本释放锁（原子性）
    
    ## java代码中使用Lua脚本
    	//使用get命令取到key然后和传进来的key作对比，相等就删掉返回1，否则就返回0。（要么全成功，要么全失败）
    	String lua = "if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del",KEYS[1]) else return 0 end";
    	//执行脚本  Arrays.asList("key")相当于KEYS[1],uuid相当于ARGV[1]
    	Integer result = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Integer>(lua,Integer.class),Arrays.asList("key"),uuid);

### 四.使用Redisson ###

#### 1.添加pom文件 ####

<dependency>
        <groupId>org.redisson</groupId>
        <artifactId>redisson</artifactId>
        <version>3.25.2</version>
    </dependency>

#### 2.配置redisson ####

@Configuration
    public class RedissonConfig {
        
    	@Bean(destroyMethod="shutdown")
    	public RedissonClient redisson() throws IOException {
        
    		//1.创建配置
    		Config config = new Config();
    		//2.配置单机的redisson连接  redis://必须加，如果启用SSL(安全连接)，必须加rediss://
    		config.useSingleServer()
    				.setAddress("redis://redis地址:端口号")
    				.setPassword("redis密码")
                    .setDatabase(0);//使用redis的第几个库
           //3.返回RedissonClient对象
           RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
           return redissonClient; 
    	}
    }

### 五.Redisson-lock（重入锁） ###

#### 1.lock的两大特点 ####

//Lock锁实例
    RLock lock = redisson.getLock("ikunLock");
    //最常见用法（会自动续期）
    lock.lock();
    或
    //手动设置过期时间（不会自动续期）
    lock.lock(22,TimeUnit.SECONDS)
    
    //尝试加锁，最多等待100S,上锁以后10S自动解锁
    boolean flag = lock.tryLock(100,10,TimeUnit.SECONDS)

（1）看门狗-锁在运行期间，自动进行续期。  
（2）为了防止死锁，默认是30S的过期时间。

#### 2.看门狗的原理 ####

**看门狗的原理：** 只要占锁成功，会开启一个定时任务，锁超时就会重新给默认的过期时间30S，续期时间 = 默认的过期时间/3 = 10S。默认过期时间也就是看门狗时间。

### 六.Redisson-lock（读写锁） ###

分布式可重入读写锁允许有多个读锁和一个写锁：写锁没释放，读就必须等待。可以包装拿到的数据一定是最新的值。
    RReadWriteLock rwLock = redisson.getReadWriteLock("ikunLock");
    //读锁
    rwLock.readLock().lock();
    //写锁
    rwLock.writeLock().lock();
    //也可以设置自动时间和最大尝试时间

**1、读 + 读：** 相当于无所。  
**2、写 + 读：** 等待写锁释放。  
**3、读 + 写 ：** 写需要等待。  
**4、写 + 写 ：** 等待上一个写锁释放。  
**只要有写锁，都需要等待。**

### 七.闭锁 ###

举一个例子：坤哥开演唱会，只有听演唱会的小黑子走了，保安才能关门。
    public String guanmen(){
        
    	RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("ikun");
    	//一共两个人
    	latch.trySetCount(2);
    	//等待
    	latch.await();
    	return "小黑子走了，开心";
    }
    
    public String sanhui(){
        
    	RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("ikun");
    	//走出演唱会
    	latch.countDown(1);
    	return "见不到哥哥了，难受";
    }
    
    执行guanmen()方法，然后必须执行两遍sanhui()方法，guanmen()方法才会执行完毕，不然会一直等待。

### 八.redisson信号量 ###

举一个例子：去看坤哥开演唱会，找地方停车，停车场有2.5*2个位置。（可以进行限流）
    public String stop(){
        
    	RSemaphore stop = redisson.getSemaphore("ikun");
    	//尝试获取车位
    	boolean flag = stop.tryAcquire();
    	if(flag){
        
    	//有车位，停车
    	}else{
        
    		return "没有车位";
    	}
    	return "停车成功，开心";
    }
    
    public String out(){
        
    	RSemaphore out = redisson.getSemaphore("ikun");
    	//开出车库，释放车位
    	out.release();
    	return "开出停车场";
    }

### 九.保证数据一致性 ###

**1.先写缓存，在写数据库**  
**缺点：** 如果写缓存成功，数据库失败。那么数据就是脏数据。

**2.先写数据库，在写缓存**  
**缺点：** 数据库成功，缓存失败。缓存数据就是旧数据。

**3.先删缓存，再写数据库**  
**缺点：** 在删除缓存后，网络卡顿还没来的急去写数据库，那么再次取缓存，那还是旧数据。  
**解决：** 缓存双删，网络卡顿之后，写入数据库，然后间隔一段时间再去删除缓存。

**4.先写数据库，再删缓存**  
**缺点：** 数据库写入之后，还没来的急删除缓存，就被读取到旧值。**（但是正常情况下读操作也比写操作更快，所以比较推荐此操作，相对其他方案，问题出现的概率要小）**

**删除缓存失败：**  
①使用定时任务，存放进数据库，进行重试。重试到一定次数记录失败，等待后续处理，任意重试成功就返回成功。实时性没那么高。

②使用mq，存放到mq消息里面，进行处理，重试到一定次数，加入到死信队列。实时性比较高。

③使用canal（阿里开源的中间件，可以当做是数据的从服务器），数据库改变，canal就会记录什么数据改变，然后再去更新缓存。还可以解决数据异构问题：就是淘宝每个人推荐的东西都不一样，因为canal记录了你的浏览记录然后结合商品表去做计算，然后给你推送你需要的东西。

[更多配置请看redisson文档][redisson]

[73ef91098efe42f8bb79de05c4131c81.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/eec6b3f02bdf4ce2ac95f6406663f71a.png
[32390c6341854e98bb8864c6d437afdd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/72799daedd3e4ac897e2012739bd8f93.png
[redisson]: https://github.com/redisson/redisson/wiki/Table-of-Content