問題背景
現(xiàn)在的應(yīng)用程序架構(gòu)中，很多服務(wù)都是多副本運(yùn)行，從而保證服務(wù)的穩(wěn)定性。一個(gè)服務(wù)實(shí)例掛了，其他服務(wù)依舊可以接收請(qǐng)求。但是服務(wù)的多副本運(yùn)行隨之也會(huì)引來一些分布式問題，比如某個(gè)接口的處理邏輯是這樣的：接收到請(qǐng)求后，先查詢 DB 看是否有相關(guān)的數(shù)據(jù)，如果沒有則插入數(shù)據(jù)，如果有則更新數(shù)據(jù)。在這種場景下如果相同的 N 個(gè)請(qǐng)求并發(fā)發(fā)到后端服務(wù)實(shí)例，就會(huì)出現(xiàn)重復(fù)插入數(shù)據(jù)的情況：
解決方案
針對(duì)上面問題，一般的解決方案是使用分布式鎖來解決。同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的話用本進(jìn)程內(nèi)的鎖即可解決，但是服務(wù)多實(shí)例部署的話是分布式的，各自進(jìn)程獨(dú)立，這種情況下可以設(shè)置一個(gè)全局獲取鎖的地方，各個(gè)進(jìn)程都可以通過某種方式獲取這個(gè)全局鎖，獲得到鎖后就可以執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯代碼，沒有拿到鎖則跳過不執(zhí)行，這個(gè)全局鎖就是我們所說的分布式鎖。分布式鎖一般有三種實(shí)現(xiàn)方式：1. 數(shù)據(jù)庫樂觀鎖；2. 基于Redis的分布式鎖；3. 基于ZooKeeper的分布式鎖。
我們這里介紹如何基于 Redis 的分布式鎖來解決分布式并發(fā)問題：Redis 充當(dāng)獲取全局鎖的地方，每個(gè)實(shí)例在接收到請(qǐng)求的時(shí)候首先從 Redis 獲取鎖，獲取到鎖后執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯代碼，沒爭搶到鎖則放棄執(zhí)行。
主要實(shí)現(xiàn)原理：
Redis 鎖主要利用 Redis 的 setnx 命令：
加鎖命令：SETNX key value，當(dāng)鍵不存在時(shí)，對(duì)鍵進(jìn)行設(shè)置操作并返回成功，否則返回失敗。KEY 是鎖的唯一標(biāo)識(shí)，一般按業(yè)務(wù)來決定命名。Value 一般用 UUID 標(biāo)識(shí)，確保鎖不被誤解。
解鎖命令：DEL key，通過刪除鍵值對(duì)釋放鎖，以便其他線程可以通過 SETNX 命令來獲取鎖。
鎖超時(shí)：EXPIRE key timeout, 設(shè)置 key 的超時(shí)時(shí)間，以保證即使鎖沒有被顯式釋放，鎖也可以在一定時(shí)間后自動(dòng)釋放，避免資源被永遠(yuǎn)鎖住。
可靠性：
為了確保分布式鎖可用，我們至少要確保鎖的實(shí)現(xiàn)同時(shí)滿足以下四個(gè)條件：
- 互斥性。在任意時(shí)刻，保證只有一臺(tái)機(jī)器的一個(gè)線程可以持有鎖；
- 不會(huì)發(fā)生死鎖。即使有一個(gè)客戶端在持有鎖的期間崩潰而沒有主動(dòng)解鎖，也能保證后續(xù)其他客戶端能加鎖；
- 具備非阻塞性。一旦獲取不到鎖就立刻返回加鎖失敗；
- 加鎖和解鎖必須是同一個(gè)客戶端，客戶端自己不能把別人加的鎖給解了；
SpringBoot 集成使用 Redis 分布式鎖
寫了一個(gè) RedisLock 工具類，用于業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行前加鎖和業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完解鎖操作。這里的加鎖操作可能實(shí)現(xiàn)的不是很完善，有加鎖和鎖過期兩個(gè)操作原子性問題，如果 SpringBoot 版本是2.x的話是可以用注釋中的代碼在加鎖的時(shí)候同時(shí)設(shè)置鎖過期時(shí)間，如果 SpringBoot 版本是2.x以下的話建議使用 Lua 腳本來確保操作的原子性，這里為了簡單就先這樣寫：
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import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * @description: Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)工具類 * @author: qianghaohao * @time: 2021/7/19 */@Componentpublic class RedisLock { @Autowired StringRedisTemplate redisTemplate; /** * 獲取鎖 * * @param lockKey 鎖 * @param identity 身份標(biāo)識(shí)（保證鎖不會(huì)被其他人釋放） * @param expireTime 鎖的過期時(shí)間（單位：秒） * @return */ public boolean lock(String lockKey, String identity, long expireTime) { // 由于我們目前 springboot 版本比較低，1.5.9，因此還不支持下面這種寫法 // return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity, expireTime, TimeUnit.SECONDS); if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity)) { redisTemplate.expire(lockKey, expireTime, TimeUnit.SECONDS); return true; } return false; } /** * 釋放鎖 * * @param lockKey 鎖 * @param identity 身份標(biāo)識(shí)（保證鎖不會(huì)被其他人釋放） * @return */ public boolean releaseLock(String lockKey, String identity) { String luaScript = "if " + " redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] " + "then " + " return redis.call('del', KEYS[1]) " + "else " + " return 0 " + "end"; DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>(); redisScript.setResultType(Boolean.class); redisScript.setScriptText(luaScript); List<String> keys = new ArrayList<>(); keys.add(lockKey); Object result = redisTemplate.execute(redisScript, keys, identity); return (boolean) result; }} |
使用示例
這里只貼出關(guān)鍵的使用代碼，注意：鎖的 key 根據(jù)自己的業(yè)務(wù)邏輯命名，能唯一標(biāo)示同一個(gè)請(qǐng)求即可。value 這里設(shè)置為 UUID，為了確保釋放鎖的時(shí)候能正確釋放（只釋放自己加的鎖）。
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@Autowiredprivate RedisLock redisLock; // redis 分布式鎖 |
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String redisLockKey = String.format("%s:docker-image:%s", REDIS_LOCK_PREFIX, imageVo.getImageRepository()); String redisLockValue = UUID.randomUUID().toString(); try { if (!redisLock.lock(redisLockKey, redisLockValue, REDIS_LOCK_TIMEOUT)) { logger.info("redisLockKey [" + redisLockKey + "] 已存在，不執(zhí)行鏡像插入和更新"); result.setMessage("新建鏡像頻繁，稍后重試，鎖占用"); return result; } ... // 執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯catch (Execpion e) { ... // 異常處理} finally { // 釋放鎖 if (!redisLock.releaseLock(redisLockKey, redisLockValue)) { logger.error("釋放redis鎖 [" + redisLockKey + "] 失敗); } else { logger.error("釋放redis鎖 [" + redisLockKey + "] 成功"); } } |
參考文檔
https://www.jianshu.com/p/6c2f85e2c586
https://xiaomi-info.github.io/2019/12/17/redis-distributed-lock/
到此這篇關(guān)于SpringBoot 使用 Redis 分布式鎖解決并發(fā)問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)SpringBoot Redis 分布式鎖內(nèi)容請(qǐng)搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！
原文鏈接：https://blog.csdn.net/qianghaohao/article/details/119061642
