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分布式锁-Redis锁

时间:2020-09-04 17:03:48      阅读:40      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:默认值   源码   host   server   return   语言   oca   错误   als   

一. 为什么要使用分布式锁

现如今项目集群化,大部分都是采用了多节点部署。在越来越复杂的业务中,java自身的锁机制已经满足不了现在的业务需求了。所以此时需要分布式锁来避免一些因为并发导致的业务错误。

二. 分布式锁介绍

现在业务中分布式锁主要有rediszookeeper两种方式实现。

三. Redis锁

redis锁可以自己手撸也可以直接使用现在比较流行的解决方案,如redisson

本篇在接下来主要介绍redis分布式锁(redisson)的实现,项目github地址为: https://github.com/redisson/redisson

  1. 根据readme.md中文档介绍,首先我们需要创建客户端实例

    // 是否集群
    private boolean cluster;
    private String host;
    private int port;
    private String password;
    private int database;
    
    Config config = new Config();
    if (cluster) {
        String[] preHosts = host.split(",");
        String[] hosts = new String[preHosts.length];
        for (int i = 0; i < preHosts.length; i++) {
            if (!"http://".startsWith(preHosts[i])) {
                hosts[i] = "http://" + preHosts[i];
            }
        }
        config.useClusterServers()
            .addNodeAddress(hosts)
            .setPassword(password);
    } else {
        SingleServerConfig singleServerConfig = config.useSingleServer();
        singleServerConfig.setAddress("http://" + host + ":" + port)
            .setDatabase(database);
        if (!StringUtils.isEmpty(password)) {
            singleServerConfig.setPassword(password);
        }
    }
    return Redisson.create(config);
    
  2. 获取到Redisson后,我们便可以使用相关api

    RLock lock = client.getLock(lockPath);
    boolean locked = false;
    try{
        locked = lock.tryLock(waitTime, releaseTime, TimeUnit.SECONDS);
        if (!locked) {
            throw new LockException(String.format("Lock[path=%s] failed", lockPath));
        }
        // TODO something
    } finally {
        if (locked) {
            try {
                lock.unlock();
            } catch (Exception e) {
                log.error(String.format("An error happened when try to release lock[path=%s], call method forceUnlock", lockPath), e);
                lock.forceUnlock();
            }
        }
    }
    
  • 可以看到我们使用tryLock尝试获取了锁
  • 且在finally中进行锁的释放

四. 原理分析

首先,我们知道redis是支持Lua脚本语言的。

  1. 一个Lua脚本中所有操作作为一个整体执行,是原子操作
  2. 多个请求可以通过网络一次传输,减少网络传输的开销。

我们知道Lua脚本整体是原子操作,那么我们便可以利用这点来搞一些事情。Redisson也是如此

加锁

    <T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
        internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);

        return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
                "if (redis.call(‘exists‘, KEYS[1]) == 0) then " +
                        "redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
                        "redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[1]); " +
                        "return nil; " +
                        "end; " +
                        "if (redis.call(‘hexists‘, KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
                        "redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
                        "redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[1]); " +
                        "return nil; " +
                        "end; " +
                        "return redis.call(‘pttl‘, KEYS[1]);",
                Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
    }

上图代码摘自Redisson源码中RedissonLock类,我们可以从代码中看出Redisson使用了一段Lua脚本来进行了一些reids操作。

# KEYS[1]为之前client.getLock(lockPath)的lockPath
# ARGV[1]为internalLockLeaseTime 默认值是30s
# ARGV[2]为getLockName(threadId) 代表的是 id:threadId 用锁对象id+线程id, 表示当前访问线程,用于区分不同服务器上的线程。
# 判断当前节点是否存在
if (redis.call(‘exists‘, KEYS[1]) == 0) then
    # 若不存在
    # redis hash 将当前lockPath作为key添加到reids,value为[getLockName(threadId), 1]键值对 表示此线程的重入次数为1
    redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[2], 1);
    # 设置过期时间为传入参数internalLockLeaseTime,默认值是30s
    redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[1]); 
    # 结束操作
    return nil;
end; 
# 判断当前节点下的key是否是getLockName(threadId),即检测是否是当前线程持有锁
if (redis.call(‘hexists‘, KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then 
    # 如果是,则该线程的重入次数累加1
    redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[2], 1); 
    # 重置过期时间
    redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[1]);
    # 结束操作
    return nil; 
end; 
# 如果都存在,则返回当前节点的过期时间
return redis.call(‘pttl‘, KEYS[1]);

解锁

可以通过lock.unlock()往下查看到此段代码

protected RFuture<Boolean> unlockInnerAsync(long threadId) {
    return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
                          "if (redis.call(‘hexists‘, KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
                          "return nil;" +
                          "end; " +
                          "local counter = redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
                          "if (counter > 0) then " +
                          "redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[2]); " +
                          "return 0; " +
                          "else " +
                          "redis.call(‘del‘, KEYS[1]); " +
                          "redis.call(‘publish‘, KEYS[2], ARGV[1]); " +
                          "return 1; " +
                          "end; " +
                          "return nil;",
                          Arrays.asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}

Lua脚本分析:

# KEYS[1] 表示的是getName() 为之前client.getLock(lockPath)的lockPath
# KEYS[2] 表示getChanelName() 表示的是发布订阅过程中使用的Chanel
# ARGV[1] 表示的是LockPubSub.unLockMessage 是解锁消息,实际代表的是数字 0,代表解锁消息
# ARGV[2] 表示的是internalLockLeaseTime 默认的有效时间 30s
# ARGV[3] 表示的是getLockName(thread.currentThread().getId()),是当前锁id+线程id
# 判断当前节点下的key是否是getLockName(thread.currentThread().getId()),即检测是否是当前线程持有锁
if (redis.call(‘hexists‘, KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then
    # 如果不是,结束操作
    return nil;
end; 
# 获取当前节点下当前线程的重入次数,并减一
local counter = redis.call(‘hincrby‘, KEYS[1], ARGV[3], -1); 
# 若重入次数仍然大于0,则代表当前锁下还有其他任务在执行
if (counter > 0) then 
    # 重置过期时间
    redis.call(‘pexpire‘, KEYS[1], ARGV[2]);
    # 返回0 结束操作
    return 0;
else 
    # 若减一后,当前线程下已经没有任务执行了,则删除当前节点
    redis.call(‘del‘, KEYS[1]); 
    # 发布当前锁消息
    redis.call(‘publish‘, KEYS[2], ARGV[1]); 
    # 返回1 结束操作
    return 1; 
end;
# 返回nil 结束操作
return nil;

强制解锁

可通过lock.forceUnlock()方法往下查看到此段代码

public RFuture<Boolean> forceUnlockAsync() {
    cancelExpirationRenewal(null);
    return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
                          "if (redis.call(‘del‘, KEYS[1]) == 1) then "
                          + "redis.call(‘publish‘, KEYS[2], ARGV[1]); "
                          + "return 1 "
                          + "else "
                          + "return 0 "
                          + "end",
                          Arrays.asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE);
}

Lua脚本分析

# 强行删除当前节点
if (redis.call(‘del‘, KEYS[1]) == 1) then 
    # 发布当前锁消息
    redis.call(‘publish‘, KEYS[2], ARGV[1]); 
    # 返回1 结束操作
    return 1 
else 
    # 返回0 结束操作
    return 0 
end

五. 项目案例源码地址

针对redisson的redis锁与curator的zookeeper锁做了简单的封装,github项目地址如下:

https://github.com/loveowie/distributed-lock.git

分布式锁-Redis锁

标签:默认值   源码   host   server   return   语言   oca   错误   als   

原文地址:https://www.cnblogs.com/heyouxin/p/13564217.html

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