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Redis實現分散式鎖(setnx、getset、incr)以及如何處理超時情況(一)

一、通過setnx實現
1、setnx key value
當且僅當key不存在,將key的值設定為value,並且返回1;若是給定的key已經存在,則setnx不做任何動作,返回0。

public static Boolean setnx(final String key, final String value, final long seconds) {
        return getShardedJedisClient().execute(new ShardedJedisAction<Boolean>() {
            public Boolean doAction
(ShardedJedis shardedJedis) { Jedis jedis = (Jedis) shardedJedis.getShard(key); String result = jedis.set(key, value, "NX", "EX", seconds); return "OK".equalsIgnoreCase(result); } }); }

2、get key
獲取key對應的value值,如果不存在該key,返回0。

public
String get(final String key) { this.checkIsInMulti(); return (String)this.execute(new SmartJedis.Action<String>() { public String doAction(Jedis jedis) { return jedis.get(key); } }, SmartJedis.RW.R, key); }

3、getset key value


獲取key的舊值,將新value放入

public static String getset(final String key, final String value) {
        return getShardedJedisClient().execute(new ShardedJedisAction<String>() {
            @Override
            public String doAction(ShardedJedis shardedJedis) {
                return shardedJedis.getSet(key, value);
            }
        });
    }

至此,我們先舉個手機三要素驗證的列子:(A渠道系統,業務B系統,外部廠商C系統)
(1)B業務系統呼叫A渠道系統,驗證傳入的手機、身份證、號碼三要素是否一一致。
(2)A渠道系統再呼叫外部廠商C系統。
(3)A渠道系統將結果返回給B業務系統。
這3個過程中,(2)過程,外部廠商的呼叫時是需要計費的。
當B業務系統併發量很高時,有100筆相同的三要素校驗,由於是相同的三要素,A渠道只要呼叫一次廠商即可知道結果。那麼A渠道系統如何控制不讓100筆請求全部去訪問外部廠商C系統呢?
小明提出了方案一:
在A系統中,
當100個執行緒同時請求過來,進行redis.setnx(“LOCK_KEY_phone&idNo&name”,”demo”),這樣第一筆執行緒率先拿到鎖,其他的執行緒等待,當thread(0)處理結束後,thread(0)進行delete(“LOCK_KEY_phone&idNo&name”),把鎖放開,thread(i)進行get(“LOCK_KEY_phone&idNo&name”)拿到0,說明上一筆已經處理完成,這個時候,我們可以去查詢上一筆的記錄。

RedisUtils.setnx("LOCK_KEY_phone&idNo&name","demo");
JSONObject result = A.request(B);
AssetUtils.notNull(result,ResponseCodeEnum.Success,"拿到結果");
ResultDmo resultDmo = (ResultDmo)BeanUtils.maptoBean(result);
resultDao.insert(resultDmo);
if(result!=0){
  //上一筆同樣的請求還未處理完成,輪訓等待(具體如何輪訓在此不展開)
}else{
  //上一筆同樣的請求處理完成,進行查庫操作
  resultDao.select("引數");
}

小巨集說:小明的思想不嚴謹
問題:當100筆執行緒中一些執行緒超時或者系統宕機等意外情況發現,鎖會一直被某些執行緒持有,造成死鎖狀態。
應該給快取key設定一個超時時間。比如:200ms

RedisUtils.setnx("LOCK_KEY_phone&idNo&name","demo",200);

這種情況是,大致判斷了外部廠商C系統業務處理時間大概為200ms,

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網上看還有一種方式(B):

RedisUtils.setnx("LOCK_KEY_phone&idNo&name",currentTime,200);
Long old = RedisUtils.get("LOCK_KEY_phone&idNo&name");
Long new = System.currentTimeMillis();
Long time = new - old;
if(time>0){
//處理已經超時
RedisUtils.delete("LOCK_KEY_phone&idNo&name");
}

(B)這種情況不嚴謹:當a獲取setnx鎖,a執行緒崩潰或超時,b、c執行緒同時get到old,且判斷超時,可能出現b執行緒delete a執行緒的鎖,並且setnx後;c執行緒又將b執行緒的鎖delete,並且setnx。這種情況完全鎖不住執行緒了。

(B)方案的升級版—->>(C)方案:

當a獲取setnx鎖,a執行緒崩潰或超時,b執行緒getset,獲取old且判斷超時,c執行緒getset,獲取old(此時這個值是b剛剛set進去的),判斷未超時,c繼續等待。b執行緒delete a執行緒的鎖,並且setnx後。這種情況是安全的。

需要注意的地方:
①不要輕易將get和getset混用,筆者認為getset單獨使用比較好。
有一種情況,a、b、c、三個執行緒,a、b同時get,a立即返回了old,突然來了個c,卡在b之前getset了,且刪除鎖,那麼b的get只能返回nil了。此時再根據時間戳對比:
a.get != (a.set)
b.get ! = (b.set)
這樣a、b都沒拿到鎖,但是a其實已經獲取到了鎖。
②多個伺服器時間的同步問題。

總結: 鎖超時了該如何處理,通過getset方式判斷時間戳差的方式,多比同時getset都得到超時,同時去setnx。總會有一個更快地去setnx。

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二、通過incr搶佔資源實現
1、incr
將 key 中儲存的數字值增一。如果 key 不存在,那麼 key 的值會先被初始化為 0 ,然後再執行 INCR 操作。如果值包含錯誤的型別,或字串型別的值不能表示為數字,那麼返回一個錯誤。

public static Long incr(final String key) {
        return shardedClient.execute(new ShardedJedisAction<Long>() {
            @Override
            public Long doAction(ShardedJedis shardedJedis) {
                shardedJedis.expire(key, 200);
                return shardedJedis.incr(key);
            }
        });
    }

還是上面的三要素的例子

Long result = RedisUtils.incr("LOCK_KEY_phone&idNo&name");
        if (result > 1) {
            //如果計數器>1,說明已經有請求進來
            throw new AppException(ResponseCode.FAIL.getCode(), "操作頻繁");
        }
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 Long startTime = System.currentTimeMillis();
 JSONObject result = A.request(B);
 Long endTime = System.currentTimeMillis();
 Long time = endTime - startTime;
  //如果處理時間大於incr的key存活時間,說明該筆請求已經超時
  if (time > 200) {
      //全域性ID,統計超時次數
      String key = "LOCK_KEY_phone&idNo&name" + source;
      RedisUtils.incr(key);
      int total = Integer.valueOf(RedisUtils.get(key));
      //斷言若超時10次,進行報警(報警不在次展開)
      AssertUtils.isTrue(total < 10, ResponseCode.FAIL, "呼叫" + source + "渠道超時");
  }

這裡設定了計數器的超時時間為200ms,如果請求超時,會有大量的執行緒同時訪問,筆者這裡有10筆同時過來,就啟動報警。人為排查渠道。和setnx的不同是,某個執行緒超時,setnx的方式需要手動去判斷,再去加鎖,防止大量執行緒進入(這裡可以通過輪訓實現);而incr的方式超時了,大量執行緒進來,我不做處理,但是這裡的time>200是具有誤差的。