一、引入原因
在分布式服务中,常常有如定时任务、库存更新这样的场景。
在定时任务中,如果不使用quartz这样的分布式定时工具,只是简单的使用定时器来进行定时任务,在服务分布式部署中,就有可能存在定时任务并发执行,造成一些问题。
在库存更新这样的场景中,我们服务对数据库同一条记录进行更新,并记录。对记录更新可以使用分布式锁,但对操作进行记录时,可能造成读未提交,造成记录错乱的情况。
在以上的场景中,我们引入了分布式事务锁。
二、分布式锁实现过程中的问题
问题一:异常导致锁没有释放
这个问题形成的原因就是程序在获取到锁之后,执行业务的过程中出现了异常,导致锁没有被释放。通俗的话说:上厕所的人死在了厕所里面,导致“坑位”资源死锁无法被释放。(当然这种情况出现的概率很小,但概率小不等于不存在。)
解决方案: 为redis的key设置过期时间,程序异常导致的死锁,在到达过期时间之后锁自动释放。也就说厕所门是电子锁,锁定的最长时间是有限制的,超过时长锁就会自动打开释放"坑位"资源。
问题二:获取锁与设置过期时间操作不是原子性的
上文中我们虽然获取到锁,也设置了过期时间,看似完美。但是在高并发的场景下仍然会出问题,因为“获取锁”与“设置过期时间”是两个redis操作,两个redis操作不是原子性的。 可能出现这种情况:就在获取锁之后,设置过期时间之前程序宕机了。锁被获取到了但没有设置过期时间,最后又成为死锁。
解决方案: 获取锁的同时设置过期时间
问题三:锁过期之后被别的线程重新获取与释放
这个问题出现的场景是:假如某个应用集群化部署存在多个进程实例,实例A、实例B。实例A获取到锁,但是执行过程超时了(数据库层面或其他层面导致操作执行超时)。超时之后锁被自动释放了,实例B获取到锁,并执行业务程序,执行完成之后把锁删除了。
解决方案: 在释放锁之前判断一下,这把锁是不是自己的那一把,如果是别人的锁你就不要动。怎么判断这把锁是不是自己的?加锁时为value赋随机值,加锁的随机值等于解锁时的获取到的值,才能证明这把锁是你的。
问题四:锁的释放不是原子性的
大家仔细看代码,锁的释放时三个操作,这三个操作不是原子性的。也就是说在高并发的场景下,你刚get到的redis key有可能也被别的线程get了,你刚要删除别的线程可能已经把这个key删除了。
解决方案: 我们可以使用redis lua脚本(lua脚本是在一个事务里面执行的,可以保证原子性)。在Java代码中可以以字符串的形式存在。如下:
String script =
"if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]
then return redis.call('del', KEYS[1])
else
return 0
end";
问题五:其他的问题?
上面我们分析了很多使用redis实现分布式锁可能出现的问题及解决方案,其实在实际的开发应用中还会有更多的问题。比如:
- 目前我们的程序获取不到锁,就无限的重试,是不是应该在重试一定的次数之后就抛出异常?在有限的时间内通过异常给用户一个友好的响应。比如:程序太忙,请您稍后再试!
- 程序A没有执行完成,锁定的key就过期了。虽然过期之后会自动释放锁,但是我的程序A的确没有执行完成啊,也没有异常抛出,就是执行的时间比较长,这个时候是不是应该对锁定的key进行续期?
这些问题在高并发场景下会出现,实际上分布式锁的细节实践有很多的现成的解决方案,不用我们去自己实现。比较完整优秀的分布式锁实现包括:
- RedisLockRegistry是spring-integration-redis中提供redis分布式锁实现类
- 基于Redisson实现分布式锁原理(Redission是一个独立的redis客户端,是与Jedis、Lettuce同级别的存在)
三、具体实现
1. RedisTemplate
RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
public void updateUserWithRedisLock(SysUser sysUser) throws InterruptedException {
Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("SysUserLock" + sysUser.getId(), "value", 30, TimeUnit.SECONDS);
if(lock) {
redisTemplate.delete("SysUserLock" + sysUser.getId());
} else {
Thread.sleep(100);
updateUserWithRedisLock(sysUser);
}
}
setIfAbsent方法的作用是在某一个lock key不存在的时候,才能返回true;如果这个key已经存在了就返回false,返回false就是获取锁失败。setIfAbsent函数功能类似于redis命令行setnx。
2. RedisLockRegistry
-
集成spring-integration-redis <dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-integration</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.integration</groupId>
<artifactId>spring-integration-redis</artifactId>
</dependency>
-
注册RedisLockRegistry @Configuration
public class RedisLockConfig {
@Bean
public RedisLockRegistry redisLockRegistry(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
return new RedisLockRegistry(redisConnectionFactory, "boot-launch");
}
}
-
使用RedisLockRegistry 代码中实现 @Resource
private RedisLockRegistry redisLockRegistry;
public void updateUser(String userId) {
String lockKey = "config" + userId;
Lock lock = redisLockRegistry.obtain(lockKey);
try {
lock.lock();
} finally {
lock.unlock();
}
}
? 注解实现 @RedisLock("lock-key")
public void save(){
}
3. 使用redisson实现分布式锁
-
集成redisson <dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
<version>3.15.0</version>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson-spring-data-23</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
-
配置 在配置文件中加 spring:
redis:
redisson:
file: classpath:redisson.yaml
然后新建一个redisson.yaml文件,也放在resouce目录下 singleServerConfig:
idleConnectionTimeout: 10000
connectTimeout: 10000
timeout: 3000
retryAttempts: 3
retryInterval: 1500
password: 123456
subscriptionsPerConnection: 5
clientName: null
address: "redis://192.168.161.3:6379"
subscriptionConnectionMinimumIdleSize: 1
subscriptionConnectionPoolSize: 50
connectionMinimumIdleSize: 32
connectionPoolSize: 64
database: 0
dnsMonitoringInterval: 5000
threads: 0
nettyThreads: 0
codec: !<org.redisson.codec.JsonJacksonCodec> {}
transportMode: "NIO"
-
实现 @Resource
private RedissonClient redissonClient;
public void updateUser(String userId) {
String lockKey = "config" + userId;
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
} finally {
lock.unlock();
}
}
-
相对于RedisLockRegistry另一个小优点是:我们可以为每一个锁指定锁定的超时时间。RedisLockRegistry目前只能针对所有的锁设定统一的超时时间 -
如果业务执行超时之后,再去unlock会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException
|