码迷,mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

分布式锁的实现方式及原理

时间:2018-05-07 13:37:55      阅读:329      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:unlock   byte   div   llb   线程池   获得   简单   exception   actor   

* 在集群等多服务器中经常使用到同步处理一下业务,这是普通的事务是满足不了业务需求,需要分布式锁
*
* 分布式锁的常用3种实现:
*        0.数据库乐观锁实现
*        1.Redis实现  --- 使用redis的setnx()、get()、getset()方法,用于分布式锁,解决死锁问题
 *                2、zookeeper实现
 
Zookeeper实现
*           参考:http://surlymo.iteye.com/blog/2082684
*              http://www.jb51.net/article/103617.htm
1、实现原理:
基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁,其主要逻辑如下(该图来自于IBM网站)。大致思想即为:每个客户端对某个功能加锁时,在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下,生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单,只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候,只需将这个瞬时节点删除即可。同时,其可以避免服务宕机导致的锁无法释放,而产生的死锁问题。
2、优点
锁安全性高,zk可持久化
3、缺点
性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。
4、实现
可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁
 
 Redis实现分布式锁的原理:
*  1.通过setnx(lock_timeout)实现,如果设置了锁返回1, 已经有值没有设置成功返回0
*  2.死锁问题:通过实践来判断是否过期,如果已经过期,获取到过期时间get(lockKey),然后getset(lock_timeout)判断是否和get相同,
*   相同则证明已经加锁成功,因为可能导致多线程同时执行getset(lock_timeout)方法,这可能导致多线程都只需getset后,对于判断加锁成功的线程,
*   再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)过期时间,防止多个线程同时叠加时间,导致锁时效时间翻倍
*  3.针对集群服务器时间不一致问题,可以调用redis的time()获取当前时间
 

2.Redis分分布式锁的代码实现

  1.定义锁接口

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
package com.jay.service.redis;
  
/**
 * Redis分布式锁接口
 * Created by hetiewei on 2017/4/7.
 */
public interface RedisDistributionLock {
  /**
   * 加锁成功,返回加锁时间
   * @param lockKey
   * @param threadName
   * @return
   */
  public long lock(String lockKey, String threadName);
  
  /**
   * 解锁, 需要更新加锁时间,判断是否有权限
   * @param lockKey
   * @param lockValue
   * @param threadName
   */
  public void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName);
  
  /**
   * 多服务器集群,使用下面的方法,代替System.currentTimeMillis(),获取redis时间,避免多服务的时间不一致问题!!!
   * @return
   */
  public long currtTimeForRedis();
}

   2.定义锁实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
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 {
  
  //加锁超时时间,单位毫秒, 即:加锁时间内执行完操作,如果未完成会有并发现象
  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;
  }
  
  /**
   * 加锁
   * 取到锁加锁,取不到锁一直等待知道获得锁
   * @param lockKey
   * @param threadName
   * @return
   */
  @Override
  public synchronized long lock(String lockKey, String threadName) {
    LOG.info(threadName+"开始执行加锁");
    while (true){ //循环获取锁
      //锁时间
      Long lock_timeout = currtTimeForRedis()+ LOCK_TIMEOUT +1;
      if (redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
        @Override
        public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
          //定义序列化方式
          RedisSerializer<String> serializer = redisTemplate.getStringSerializer();
          byte[] value = serializer.serialize(lock_timeout.toString());
          boolean flag = redisConnection.setNX(lockKey.getBytes(), value);
          return flag;
        }
      })){
        //如果加锁成功
        LOG.info(threadName +"加锁成功 ++++ 111111");
        //设置超时时间,释放内存
        redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
        return lock_timeout;
      }else {
        //获取redis里面的时间
        String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        Long currt_lock_timeout_str = result==null?null:Long.parseLong(result);
        //锁已经失效
        if (currt_lock_timeout_str != null && currt_lock_timeout_str < System.currentTimeMillis()){
          //判断是否为空,不为空时,说明已经失效,如果被其他线程设置了值,则第二个条件判断无法执行
          //获取上一个锁到期时间,并设置现在的锁到期时间
          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)){
            //多线程运行时,多个线程签好都到了这里,但只有一个线程的设置值和当前值相同,它才有权利获取锁
            LOG.info(threadName + "加锁成功 ++++ 22222");
            //设置超时间,释放内存
            redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS);
  
            //返回加锁时间
            return lock_timeout;
          }
        }
      }
  
      try {
        LOG.info(threadName +"等待加锁, 睡眠100毫秒");
//        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
  
  /**
   * 解锁
   * @param lockKey
   * @param lockValue
   * @param threadName
   */
  @Override
  public synchronized void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName) {
    LOG.info(threadName + "执行解锁==========");//正常直接删除 如果异常关闭判断加锁会判断过期时间
    //获取redis中设置的时间
    String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
    Long currt_lock_timeout_str = result ==null?null:Long.valueOf(result);
  
    //如果是加锁者,则删除锁, 如果不是,则等待自动过期,重新竞争加锁
    if (currt_lock_timeout_str !=null && currt_lock_timeout_str == lockValue){
      redisTemplate.delete(lockKey);
      LOG.info(threadName + "解锁成功------------------");
    }
  }
  
  /**
   * 多服务器集群,使用下面的方法,代替System.currentTimeMillis(),获取redis时间,避免多服务的时间不一致问题!!!
   * @return
   */
  @Override
  public long currtTimeForRedis(){
    return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() {
      @Override
      public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
        return redisConnection.time();
      }
    });
  }
  
}

  3.分布式锁验证     

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
@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;
  
  /**
   * 模拟1000个线程同时执行业务,修改资源
   *
   * 使用线程池定义了20个线程
   *
   */
  @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 + "任务执行中"+(i++));
  
    //创建一个redis分布式锁
    RedisLockImpl redisLock = new RedisLockImpl(redisTemplate);
    //加锁时间
    Long lockTime;
    if ((lockTime = redisLock.lock((LOCK_NO+1)+"", name))!=null){
      //开始执行任务
      System.out.println(name + "任务执行中"+(i++));
      //任务执行完毕 关闭锁
      redisLock.unlock((LOCK_NO+1)+"", lockTime, name);
    }
  
  }
 
 

分布式锁的实现方式及原理

标签:unlock   byte   div   llb   线程池   获得   简单   exception   actor   

原文地址:https://www.cnblogs.com/SophieLSR/p/9001789.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!