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标题: 【南京校区】分布式系统的分布式锁实现 [打印本页]
作者: 大蓝鲸小蟀锅    时间: 2019-9-26 17:52
标题: 【南京校区】分布式系统的分布式锁实现
    现在很多系统都采用分布式部署，并且同一个应用为了实现高可用，在部署时采用集群方式。这时当前端代理服务器受到请求后 被分发到不同的服务器上面。在这种情况下单个JVM的锁就排不上用场了。在这种场景下需要分布式锁。

   分布式锁就是在分布式系统中(多服务端，多进程)中保证数据的最终唯一性。当在分布式模型下，数据只有一份(或有限制)，此时需要利用锁的技术控制某一时刻修改数据的进程数。现在市面上常见的有三种实现分布式锁的方案：基于数据库做分布式锁、基于redis做分布式锁、基于zookeeper做分布式锁。


        这里介绍下基于Redis做分布式锁。Redis里面的记录可以设置为当记录不存在的时候才可以插入进入。记录存在则插入不进去。Redis分布式锁就是用这个做的。当获取锁的时候则在Redis里面插入一条这样的记录。释放锁的时候就删除这条记录。如果锁没有释放(记录没有被删除)其他的让你再去获取锁的时候(插入记录)是不会成功的。而且为了防止僵尸我们可以给这条记录设置过期时间。
public class RedisDistributedLockImpl extends AbstractDistributedLock {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisDistributedLockImpl.class);
    private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;
    private ThreadLocal<String> lockFlag = new ThreadLocal<>();
    /**
     * Lua
     */
    private static final String UNLOCK_LUA;
    static {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1] ");
        sb.append("then ");
        sb.append("    return redis.call(\"del\",KEYS[1]) ");
        sb.append("else ");
        sb.append("    return 0 ");
        sb.append("end ");
        UNLOCK_LUA = sb.toString();
    }

    /**
     * 构造函数
     */
    public RedisDistributedLockImpl(RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate) {
        super();
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }

    /**
     * 加锁
     */
    @Override
    public boolean lock(String key, long expire, int retryTimes, long sleepMillis) {
        boolean result = setRedis(key, expire);
        // 如果获取锁失败，按照传入的重试次数进行重试
        while ((!result) && retryTimes-- > 0) {
            try {
                logger.debug("lock failed, retrying..." + retryTimes);
                Thread.sleep(sleepMillis);
            } catch (InterruptedException e) {
                return false;
            }
            result = setRedis(key, expire);
        }
        return result;
    }

    private boolean setRedis(String key, long expire) {
        try {
            String result = redisTemplate.execute((RedisCallback<String>) connection -> {
                JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection();
                // value生成
                String uuid = UUID.randomUUID().toString();
                lockFlag.set(uuid);
                /**
                 * 存储数据到缓存中，并指定过期时间和当Key存在时是否覆盖。
                 *
                 * @param key 键
                 * @param key 键值
                 * @param nxxx
                 *            nxxx的值只能取NX或者XX，如果是NX的时候，则只有当key不存在是才进行set，如果是XX，则只有当key已经存在时才进行set
                 *
                 * @param expx expx的值只能取EX或者PX，代表数据过期时间的单位，EX代表秒，PX代表毫秒。
                 * @param time 过期时间，单位是expx所代表的单位。
                 * @return 成功返回“ok”，失败则返回 null。
                 */
                return commands.set(key, uuid, "NX", "PX", expire);
            });
            return !StringUtils.isEmpty(result);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("set redis occured an exception", e);
        }
        return false;
    }

    /**
     * 释放锁
     */
    @Override
    public boolean unlock(String key) {
        // 释放锁的时候，有可能因为持锁之后方法执行时间大于锁的有效期，此时有可能已经被另外一个线程持有锁，所以不能直接删除
        try {
            List<String> keys = new ArrayList<>();
            keys.add(key);
            List<String> args = new ArrayList<>();
            args.add(lockFlag.get());

            // 使用lua脚本删除redis中匹配value的key，可以避免由于方法执行时间过长而redis锁自动过期失效的时候误删其他线程的锁
            // spring自带的执行脚本方法中，集群模式直接抛出不支持执行脚本的异常，所以只能拿到原redis的connection来执行脚本

            Long result = redisTemplate.execute((RedisCallback<Long>) connection -> {
                Object nativeConnection = connection.getNativeConnection();
                // 集群模式和单机模式虽然执行脚本的方法一样，但是没有共同的接口，所以只能分开执行
                // 集群模式
                if (nativeConnection instanceof JedisCluster) {
                    // Redis Eval 命令使用 Lua 解释器执行脚本
                    return (Long) ((JedisCluster) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args);
                }
                // 单机模式
                else if (nativeConnection instanceof Jedis) {
                    // Redis Eval 命令使用 Lua 解释器执行脚本
                    return (Long) ((Jedis) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args);
                }
                return 0L;
            });

            return result != null && result > 0;
        } catch (Exception e) {
            logger.error("release lock occured an exception", e);
        }
        return false;
    }
}






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