分布式鎖的實現方式及原理
阿新 • • 發佈：2018-05-07
模擬 才有 border zook zed pla 不為 .info byte
轉載自http://www.jb51.net/article/118312.htm
* 在集群等多服務器中經常使用到同步處理一下業務，這是普通的事務是滿足不了業務需求，需要分布式鎖
*
* 分布式鎖的常用3種實現：
* 0.數據庫樂觀鎖實現
* 1.Redis實現 --- 使用redis的setnx()、get()、getset()方法，用於分布式鎖，解決死鎖問題
* 2、zookeeper實現
Zookeeper實現
* 參考：http://surlymo.iteye.com/blog/2082684
* http://www.jb51.net/article/103617.htm* http://www.hollischuang.com/archives/1716?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
1、實現原理：
基於zookeeper瞬時有序節點實現的分布式鎖，其主要邏輯如下（該圖來自於IBM網站）。大致思想即為：每個客戶端對某個功能加鎖時，在zookeeper上的與該功能對應的指定節點的目錄下，生成一個唯一的瞬時有序節點。判斷是否獲取鎖的方式很簡單，只需要判斷有序節點中序號最小的一個。當釋放鎖的時候，只需將這個瞬時節點刪除即可。同時，其可以避免服務宕機導致的鎖無法釋放，而產生的死鎖問題。
2、優點鎖安全性高，zk可持久化
3、缺點
性能開銷比較高。因為其需要動態產生、銷毀瞬時節點來實現鎖功能。
4、實現
可以直接采用zookeeper第三方庫curator即可方便地實現分布式鎖
Redis實現分布式鎖的原理：
* 1.通過setnx(lock_timeout)實現，如果設置了鎖返回1， 已經有值沒有設置成功返回0
* 2.死鎖問題：通過實踐來判斷是否過期，如果已經過期，獲取到過期時間get(lockKey)，然後getset(lock_timeout)判斷是否和get相同，
* 相同則證明已經加鎖成功，因為可能導致多線程同時執行getset(lock_timeout)方法，這可能導致多線程都只需getset後，對於判斷加鎖成功的線程，* 再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)過期時間，防止多個線程同時疊加時間，導致鎖時效時間翻倍
* 3.針對集群服務器時間不一致問題，可以調用redis的time()獲取當前時間
2.Redis分分布式鎖的代碼實現
1.定義鎖接口
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package com.jay.service.redis;
/**
* Redis分布式鎖接口
* Created by hetiewei on 2017/4/7.
*/
public interface RedisDistributionLock {
/**
* 加鎖成功，返回加鎖時間
* @param lockKey
* @param threadName
* @return
*/
public long lock(String lockKey, String threadName);
/**
* 解鎖， 需要更新加鎖時間，判斷是否有權限
* @param lockKey
* @param lockValue
* @param threadName
*/
public void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName);
/**
* 多服務器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，獲取redis時間，避免多服務的時間不一致問題！！！
* @return
*/
public long currtTimeForRedis();
}
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2.定義鎖實現
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package com.jay.service.redis.impl;
import com.jay.service.redis.RedisDistributionLock;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.dao.DataAccessException;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* Created by hetiewei on 2017/4/7.
*/
public class RedisLockImpl implements RedisDistributionLock {
//加鎖超時時間，單位毫秒， 即：加鎖時間內執行完操作，如果未完成會有並發現象
private static final long LOCK_TIMEOUT = 5*1000;
private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RedisLockImpl.class);
private StringRedisTemplate redisTemplate;
public RedisLockImpl(StringRedisTemplate redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}
/**
* 加鎖
* 取到鎖加鎖，取不到鎖一直等待知道獲得鎖
* @param lockKey
* @param threadName
* @return
*/
@Override
public synchronized long lock(String lockKey, String threadName) {
LOG.info(threadName+"開始執行加鎖");
while (true){ //循環獲取鎖
//鎖時間
Long lock_timeout = currtTimeForRedis()+ LOCK_TIMEOUT +1;
if (redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
@Override
public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
//定義序列化方式
RedisSerializer<String> serializer = redisTemplate.getStringSerializer();
byte[] value = serializer.serialize(lock_timeout.toString());
boolean flag = redisConnection.setNX(lockKey.getBytes(), value);
return flag;
}
})){
//如果加鎖成功
LOG.info(threadName +"加鎖成功 ++++ 111111");
//設置超時時間，釋放內存
redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
return lock_timeout;
}else {
//獲取redis裏面的時間
String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
Long currt_lock_timeout_str = result==null?null:Long.parseLong(result);
//鎖已經失效
if (currt_lock_timeout_str != null && currt_lock_timeout_str < System.currentTimeMillis()){
//判斷是否為空，不為空時，說明已經失效，如果被其他線程設置了值，則第二個條件判斷無法執行
//獲取上一個鎖到期時間，並設置現在的鎖到期時間
Long old_lock_timeout_Str = Long.valueOf(redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, lock_timeout.toString()));
if (old_lock_timeout_Str != null && old_lock_timeout_Str.equals(currt_lock_timeout_str)){
//多線程運行時，多個線程簽好都到了這裏，但只有一個線程的設置值和當前值相同，它才有權利獲取鎖
LOG.info(threadName + "加鎖成功 ++++ 22222");
//設置超時間，釋放內存
redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
//返回加鎖時間
return lock_timeout;
}
}
}
try {
LOG.info(threadName +"等待加鎖， 睡眠100毫秒");
// TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 解鎖
* @param lockKey
* @param lockValue
* @param threadName
*/
@Override
public synchronized void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName) {
LOG.info(threadName + "執行解鎖==========");//正常直接刪除 如果異常關閉判斷加鎖會判斷過期時間
//獲取redis中設置的時間
String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
Long currt_lock_timeout_str = result ==null?null:Long.valueOf(result);
//如果是加鎖者，則刪除鎖， 如果不是，則等待自動過期，重新競爭加鎖
if (currt_lock_timeout_str !=null && currt_lock_timeout_str == lockValue){
redisTemplate.delete(lockKey);
LOG.info(threadName + "解鎖成功------------------");
}
}
/**
* 多服務器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，獲取redis時間，避免多服務的時間不一致問題！！！
* @return
*/
@Override
public long currtTimeForRedis(){
return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() {
@Override
public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
return redisConnection.time();
}
});
}
}
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3.分布式鎖驗證
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@RestController
@RequestMapping("/distribution/redis")
public class RedisLockController {
private static final String LOCK_NO = "redis_distribution_lock_no_";
private static int i = 0;
private ExecutorService service;
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
/**
* 模擬1000個線程同時執行業務，修改資源
*
* 使用線程池定義了20個線程
*
*/
@GetMapping("lock1")
public void testRedisDistributionLock1(){
service = Executors.newFixedThreadPool(20);
for (int i=0;i<1000;i++){
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
task(Thread.currentThread().getName());
}
});
}
}
@GetMapping("/{key}")
public String getValue(@PathVariable("key") String key){
Serializable result = redisTemplate.opsForValue().get(key);
return result.toString();
}
private void task(String name) {
// System.out.println(name + "任務執行中"+(i++));
//創建一個redis分布式鎖
RedisLockImpl redisLock = new RedisLockImpl(redisTemplate);
//加鎖時間
Long lockTime;
if ((lockTime = redisLock.lock((LOCK_NO+1)+"", name))!=null){
//開始執行任務
System.out.println(name + "任務執行中"+(i++));
//任務執行完畢 關閉鎖
redisLock.unlock((LOCK_NO+1)+"", lockTime, name);
}
}
}
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分布式鎖的實現方式及原理