Redis에서 분산 잠금을 구현하는 5가지 방법 요약
추천 학습: Redis 비디오 튜토리얼
단일 애플리케이션에서 공유 데이터를 잠그지 않으면 일반적으로 데이터 일관성 문제가 발생합니다.
분산 아키텍처에서는 데이터 공유 작업 문제도 발생합니다. 이 기사에서는 분산 아키텍처의 데이터 일관성 문제를 해결하기 위해 Redis를 사용합니다. Redis来解决分布式架构中的数据一致性问题。
1. 单机数据一致性
单机数据一致性架构如下图所示：多个可客户访问同一个服务器，连接同一个数据库。
场景描述：客户端模拟购买商品过程，在Redis中设定库存总数剩100个，多个客户端同时并发购买。
@RestController
public class IndexController1 {
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy1")
public String index(){
// Redis中存有goods:001号商品，数量为100
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
// 获取到剩余商品数
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if( total > 0 ){
// 剩余商品数大于0 ，则进行扣减
int realTotal = total -1;
// 将商品数回写数据库
template.opsForValue().set("goods:001",String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩："+realTotal +"件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩："+realTotal +"件， 服务端口为8001";
}else{
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}
}使用Jmeter模拟高并发场景，测试结果如下：
测试结果出现多个用户购买同一商品，发生了数据不一致问题！
解决办法：单体应用的情况下，对并发的操作进行加锁操作，保证对数据的操作具有原子性
synchronizedReentrantLock
@RestController
public class IndexController2 {
// 使用ReentrantLock锁解决单体应用的并发问题
Lock lock = new ReentrantLock();
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy2")
public String index() {
lock.lock();
try {
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
} catch (Exception e) {
lock.unlock();
} finally {
lock.unlock();
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}
}
2. 分布式数据一致性
上面解决了单体应用的数据一致性问题，但如果是分布式架构部署呢，架构如下：
提供两个服务，端口分别为8001、8002，连接同一个Redis服务，在服务前面有一台Nginx作为负载均衡
两台服务代码相同，只是端口不同
将8001、8002两个服务启动，每个服务依然用ReentrantLock加锁，用Jmeter做并发测试，发现会出现数据一致性问题！
3. Redis实现分布式锁
3.1 方式一
取消单机锁，下面使用redis的set命令来实现分布式加锁
SET KEY VALUE [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
- EX seconds 设置指定的到期时间(以秒为单位)
- PX milliseconds 设置指定的到期时间(以毫秒为单位)
- NX 仅在键不存在时设置键
- XX 只有在键已存在时才设置
@RestController
public class IndexController4 {
// Redis分布式锁的key
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy4")
public String index(){
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"，value随机生成
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
// 加锁
Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value);
// 加锁失败
if(!flag){
return "抢锁失败！";
}
System.out.println( value+ " 抢锁成功");
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
// 如果在抢到所之后，删除锁之前，发生了异常，锁就无法被释放，
// 释放锁操作不能在此操作，要在finally处理
// template.delete(REDIS_LOCK);
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
// 释放锁
template.delete(REDIS_LOCK);
}
}
}上面的代码，可以解决分布式架构中数据一致性问题。但再仔细想想，还是会有问题，下面进行改进。
3.2 方式二（改进方式一）
在上面的代码中，如果程序在运行期间，部署了微服务jar包的机器突然挂了，代码层面根本就没有走到finally代码块，也就是说在宕机前，锁并没有被删除掉，这样的话，就没办法保证解锁
所以，这里需要对这个key加一个过期时间，Redis中设置过期时间有两种方法：
template.expire(REDIS_LOCK,10, TimeUnit.SECONDS)template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS)
第一种方法需要单独的一行代码，且并没有与加锁放在同一步操作，所以不具备原子性，也会出问题
第二种方法在加锁的同时就进行了设置过期时间，所有没有问题，这里采用这种方式
调整下代码，在加锁的同时，设置过期时间：
// 为key加一个过期时间，其余代码不变 Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK,value,10L,TimeUnit.SECONDS);
这种方式解决了因服务突然宕机而无法释放锁的问题。但再仔细想想，还是会有问题，下面进行改进。
3.3 方式三（改进方式二）
方式二设置了key的过期时间，解决了key
1. 단일 머신 데이터 일관성
아래 그림은 단일 머신 데이터 일관성 아키텍처를 보여줍니다. 여러 클라이언트가 동일한 서버에 액세스하고 동일한 데이터베이스에 연결할 수 있습니다. 🎜 🎜🎜장면 설명: 클라이언트는 상품 구매 과정을 시뮬레이션하고 Redis의 총 재고를 100개의 조각으로 설정합니다. 🎜
🎜
@RestController
public class IndexController6 {
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy6")
public String index(){
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
// 为key加一个过期时间
Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);
// 加锁失败
if(!flag){
return "抢锁失败！";
}
System.out.println( value+ " 抢锁成功");
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
// 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
// 谁加的锁，谁才能删除！！！！
if(template.opsForValue().get(REDIS_LOCK).equals(value)){
template.delete(REDIS_LOCK);
}
}
}
}Jmeter를 사용하여 높은 동시성 시나리오를 시뮬레이션합니다. 테스트 결과는 다음과 같습니다. 🎜
🎜🎜테스트 결과, 여러 사용자가 동일한 상품을 구매하였고, 데이터 불일치가 발생한 것으로 나타났습니다! 🎜🎜해결책: 단일 애플리케이션의 경우 동시 작업을 잠가서 데이터 작업이 원자적으로🎜
동기화ReentrantLock</되도록 합니다. 코드></li></ul><div class="code" style="position:relative; padding:0px; margin:0px;"><div class="code" style="position:relative; padding:0px; margin:0px;"><pre class='brush:php;toolbar:false;'>@RestController public class IndexController7 { public static final String REDIS_LOCK = "good_lock"; @Autowired StringRedisTemplate template; @RequestMapping("/buy7") public String index(){ // 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock" String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-",""); try{ // 为key加一个过期时间 Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS); // 加锁失败 if(!flag){ return "抢锁失败！"; } System.out.println( value+ " 抢锁成功"); String result = template.opsForValue().get("goods:001"); int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result); if (total > 0) { // 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。 int realTotal = total - 1; template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal)); System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001"); return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001"; } else { System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001"); } return "购买商品失败，服务端口为8001"; }finally { // 谁加的锁，谁才能删除，使用Lua脚本，进行锁的删除 Jedis jedis = null; try{ jedis = RedisUtils.getJedis(); String script = "if redis.call(&#39;get&#39;,KEYS[1]) == ARGV[1] " + "then " + "return redis.call(&#39;del&#39;,KEYS[1]) " + "else " + " return 0 " + "end"; Object eval = jedis.eval(script, Collections.singletonList(REDIS_LOCK), Collections.singletonList(value)); if("1".equals(eval.toString())){ System.out.println("-----del redis lock ok...."); }else{ System.out.println("-----del redis lock error ...."); } }catch (Exception e){ }finally { if(null != jedis){ jedis.close(); } } } } }</pre><div class="contentsignin">로그인 후 복사</div></div><div class="contentsignin">로그인 후 복사</div></div><p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.php.cn/upload /article/000/000/ 067/ecdd93debcd01892658ec6730e0ca4e4-3.png"/>🎜<h2 id="분산-데이터-일관성">2. 분산 데이터 일관성</h2>🎜위는 단일 애플리케이션의 데이터 일관성 문제를 해결하지만 분산된 경우 아키텍처 배포의 경우 아키텍처는 다음과 같습니다. 🎜🎜 두 가지 서비스를 제공합니다. 포트는 <code>8001,8002이며 동일한Redis서비스에 연결되어 있습니다. code>Nginx가 로드 밸런서 역할을 합니다🎜
🎜🎜두 서비스 코드는 같지만 포트가 다릅니다🎜🎜두 서비스 8001,8002</code를 시작하세요 >. 각 서비스는 여전히 <code>ReentrantLock으로 잠겨 있으며, 동시성 테스트에Jmeter가 사용되는 것으로 확인되었습니다. 🎜
🎜3. Redis는 분산 잠금을 구현합니다.
3.1 방법 1
🎜독립형 잠금을 취소하려면redis<의 <code>set명령을 사용하세요. /code> 아래 분산 잠금을 구현하려면🎜🎜SET KEY VALUE [EX 초] [PX 밀리초] [NX|XX]🎜- EX 초는 지정된 만료 시간(초)을 설정합니다. < li >PX 밀리초는 지정된 만료 시간을 밀리초 단위로 설정합니다.
- NX 키가 없는 경우에만 키를 설정합니다.
- XX 키가 이미 있는 경우에만 키를 설정합니다.
- li>
@RestController
public class IndexController8 {
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@Autowired
Redisson redisson;
@RequestMapping("/buy8")
public String index(){
RLock lock = redisson.getLock(REDIS_LOCK);
lock.lock();
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
// 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
if(lock.isLocked() && lock.isHeldByCurrentThread()){
lock.unlock();
}
}
}
}3.2 방법 2(개선 방법 1)
🎜위 코드에서 마이크로서비스jar 패키지가 배포된 머신이 프로그램 실행 중에 갑자기 멈추는 경우, 코드는 level finally 코드 블록에 전혀 도달하지 않았습니다. 이는 종료 전에 잠금이 삭제되지 않았음을 의미합니다. 이 경우 잠금 해제를 보장할 방법이 없습니다🎜🎜여기서 필요합니다. 이 키를 확인하려면 만료 시간을 추가하세요. Redis에서 만료 시간을 설정하는 방법에는 두 가지가 있습니다: 🎜template.expire(REDIS_LOCK ,10, TimeUnit.SECONDS)< /code></li><li><code>template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS)
3.3 방법 3(개선된 방법 2)
🎜방법 2는키의 만료 시간을 설정하여 키를 삭제할 수 없는 문제를 해결합니다. 그런데 문제가 또 발생합니다 🎜上面设置了key的过期时间为10秒，如果业务逻辑比较复杂，需要调用其他微服务，处理时间需要15秒（模拟场
景，别较真），而当10秒钟过去之后，这个key就过期了，其他请求就又可以设置这个key，此时如果耗时15秒
的请求处理完了，回来继续执行程序，就会把别人设置的key给删除了，这是个很严重的问题！
所以，谁上的锁，谁才能删除
@RestController
public class IndexController6 {
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy6")
public String index(){
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
// 为key加一个过期时间
Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);
// 加锁失败
if(!flag){
return "抢锁失败！";
}
System.out.println( value+ " 抢锁成功");
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
// 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
// 谁加的锁，谁才能删除！！！！
if(template.opsForValue().get(REDIS_LOCK).equals(value)){
template.delete(REDIS_LOCK);
}
}
}
}这种方式解决了因服务处理时间太长而释放了别人锁的问题。这样就没问题了吗？
3.4 方式四（改进方式三）
在上面方式三下，规定了谁上的锁，谁才能删除，但finally快的判断和del删除操作不是原子操作，并发的时候也会出问题，并发嘛，就是要保证数据的一致性，保证数据的一致性，最好要保证对数据的操作具有原子性。
在Redis的set命令介绍中，最后推荐Lua脚本进行锁的删除，地址
@RestController
public class IndexController7 {
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@RequestMapping("/buy7")
public String index(){
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
// 为key加一个过期时间
Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);
// 加锁失败
if(!flag){
return "抢锁失败！";
}
System.out.println( value+ " 抢锁成功");
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
// 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
// 谁加的锁，谁才能删除，使用Lua脚本，进行锁的删除
Jedis jedis = null;
try{
jedis = RedisUtils.getJedis();
String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] " +
"then " +
"return redis.call('del',KEYS[1]) " +
"else " +
" return 0 " +
"end";
Object eval = jedis.eval(script, Collections.singletonList(REDIS_LOCK), Collections.singletonList(value));
if("1".equals(eval.toString())){
System.out.println("-----del redis lock ok....");
}else{
System.out.println("-----del redis lock error ....");
}
}catch (Exception e){
}finally {
if(null != jedis){
jedis.close();
}
}
}
}
}3.5 方式五（改进方式四）
在方式四下，规定了谁上的锁，谁才能删除，并且解决了删除操作没有原子性问题。但还没有考虑缓存续命，以及Redis集群部署下，异步复制造成的锁丢失：主节点没来得及把刚刚set进来这条数据给从节点，就挂了。所以直接上RedLock的Redisson落地实现。
@RestController
public class IndexController8 {
public static final String REDIS_LOCK = "good_lock";
@Autowired
StringRedisTemplate template;
@Autowired
Redisson redisson;
@RequestMapping("/buy8")
public String index(){
RLock lock = redisson.getLock(REDIS_LOCK);
lock.lock();
// 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
try{
String result = template.opsForValue().get("goods:001");
int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
if (total > 0) {
// 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
int realTotal = total - 1;
template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001");
return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8001";
} else {
System.out.println("购买商品失败，服务端口为8001");
}
return "购买商品失败，服务端口为8001";
}finally {
if(lock.isLocked() && lock.isHeldByCurrentThread()){
lock.unlock();
}
}
}
}推荐学习：Redis视频教程
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