分布式锁-❤

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分布式锁的实现由很多种,文件锁、数据库、redis等等,比较多;分布式锁常见的多种实现方式:

  1. 数据库悲观锁、
  2. 数据库乐观锁;
  3. 基于Redis的分布式锁;
  4. 基于ZooKeeper的分布式锁。

在实践中,还是redis做分布式锁性能会高一些

数据库悲观锁

 

数据库乐观锁

Compare and Swap(CAS)技术

CAS 乐观锁有两个问题:

(1) CAS 存在一个比较重要的问题,即ABA问题. 解决的办法是version字段顺序递增。

(2) 乐观锁的方式,在高并发时,只有一个线程能执行成功,会造成大量的失败,这给用户的体验显然是很不好的。

除了在数据库层面加分布式锁,通常还可以使用以下更高性能、更高可用的分布式锁:

  • 分布式缓存(如redis)锁
  • 分布式协调(如zookeeper)锁

Redis分布式锁

本文重点介绍Redis分布式锁,分为两个维度进行介绍:

(1)基于Jedis手工造轮子分布式锁

(2)介绍Redission 分布式锁的使用和原理。

分布式锁一般有如下的特点:

  • 互斥性: 同一时刻只能有一个线程持有锁
  • 可重入性: 同一节点上的同一个线程如果获取了锁之后能够再次获取锁
  • 锁超时:和J.U.C中的锁一样支持锁超时,防止死锁
  • 高性能和高可用: 加锁和解锁需要高效,同时也需要保证高可用,防止分布式锁失效
  • 具备阻塞和非阻塞性:能够及时从阻塞状态中被唤醒

手工造轮子:基于Jedis 的API实现分布式锁

我们首先讲解 Jedis 普通分布式锁实现,并且是纯手工的模式,从最为基础的Redis命令开始。

只有充分了解与分布式锁相关的普通Redis命令,才能更好的了解高级的Redis分布式锁的实现,因为高级的分布式锁的实现完全基于普通Redis命令。

Redis几种架构

Redis发展到现在,几种常见的部署架构有:

  • 单机模式;
  • 主从模式;
  • 哨兵模式;
  • 集群模式;

从分布式锁的角度来说, 无论是单机模式、主从模式、哨兵模式、集群模式,其原理都是类同的。 只是主从模式、哨兵模式、集群模式的更加的高可用、或者更加高并发。

首先看两个命令:

Redis分布式锁机制,主要借助setnx和expire两个命令完成。

setnx命令:

SETNX 是SET if Not eXists的简写。将 key 的值设为 value,当且仅当 key 不存在; 若给定的 key 已经存在,则 SETNX 不做任何动作。

 

 

基于Jedis API的分布式锁的总体流程:

通过Redis的setnx、expire命令可以实现简单的锁机制:

  • key不存在时创建,并设置value和过期时间,返回值为1;成功获取到锁;
  • 如key存在时直接返回0,抢锁失败;
  • 持有锁的线程释放锁时,手动删除key; 或者过期时间到,key自动删除,锁释放。

线程调用setnx方法成功返回1认为加锁成功,其他线程要等到当前线程业务操作完成释放锁后,才能再次调用setnx加锁成功。

以上简单redis分布式锁的问题:

如果出现了这么一个问题:如果setnx是成功的,但是expire设置失败,一旦出现了释放锁失败,或者没有手工释放,那么这个锁永远被占用,其他线程永远也抢不到锁。

所以,需要保障setnx和expire两个操作的原子性,要么全部执行,要么全部不执行,二者不能分开。

解决的办法有两种:

  • 使用set的命令时,同时设置过期时间,不再单独使用 expire命令
  • 使用lua脚本,将加锁的命令放在lua脚本中原子性的执行

为啥推荐使用Redission

作为 Java 开发人员,我们若想在程序中集成 Redis,必须使用 Redis 的第三方库。目前大家使用的最多的第三方库是jedis。

和SpringCloud gateway一样,Redisson也是基于Netty实现的,是更高性能的第三方库。 所以,这里推荐大家使用Redission替代 jedis。

小蚊子大人
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