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redis樂(lè)觀鎖與悲觀鎖的實(shí)戰(zhàn)?

更新時(shí)間：2023年04月13日 08:35:42 作者：不拿博客專家不改名

Redis提供了兩種鎖機(jī)制，即樂(lè)觀鎖和悲觀鎖。本文主要介紹了redis樂(lè)觀鎖與悲觀鎖的實(shí)戰(zhàn)，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

概念

Redis是一個(gè)內(nèi)存中的鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如字符串、哈希、列表等。Redis提供了兩種鎖機(jī)制，即樂(lè)觀鎖和悲觀鎖。

樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖是一種樂(lè)觀的并發(fā)控制策略，它認(rèn)為數(shù)據(jù)在大多數(shù)情況下不會(huì)被其他線程占用，因此每次需要修改數(shù)據(jù)時(shí)，都不會(huì)獲取鎖，而是直接進(jìn)行修改。在Redis中，可以通過(guò)WATCH和CAS命令來(lái)實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖，WATCH命令用于監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)鍵，CAS命令用于檢查并更新鍵的值。

例如，假設(shè)有一個(gè)計(jì)數(shù)器鍵counter，多個(gè)客戶端都需要對(duì)其進(jìn)行操作。使用樂(lè)觀鎖的方式，可以在每個(gè)客戶端執(zhí)行操作之前，先通過(guò)WATCH命令監(jiān)視counter鍵：

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

然后，在EXEC命令執(zhí)行之前，使用GET命令再次獲取counter鍵的值，并將其與之前獲取的值進(jìn)行比較。如果值相等，就說(shuō)明期間沒(méi)有其他客戶端對(duì)counter鍵進(jìn)行了修改，此時(shí)可以使用CAS命令將新值設(shè)置到counter鍵中。如果值不相等，則說(shuō)明期間有其他客戶端對(duì)counter鍵進(jìn)行了修改，需要重新執(zhí)行操作。

GET counter

悲觀鎖

悲觀鎖是一種悲觀的并發(fā)控制策略，它認(rèn)為數(shù)據(jù)在大多數(shù)情況下都會(huì)被其他線程占用，因此每次需要修改數(shù)據(jù)時(shí)，都會(huì)先獲取鎖，確保在修改期間沒(méi)有其他線程可以訪問(wèn)該數(shù)據(jù)。在Redis中，可以通過(guò)WATCH命令來(lái)實(shí)現(xiàn)悲觀鎖，該命令可以監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)鍵，如果在事務(wù)執(zhí)行期間有任何被監(jiān)視鍵的值發(fā)生了變化，整個(gè)事務(wù)會(huì)被回滾。

還是上文的例子

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

如果在執(zhí)行事務(wù)期間，有其他客戶端修改了counter鍵，那么整個(gè)事務(wù)會(huì)被回滾，需要重新執(zhí)行。

悲觀鎖的優(yōu)點(diǎn)在于它可以確保數(shù)據(jù)的一致性，但缺點(diǎn)在于它需要獲取鎖，可能會(huì)引起線程的阻塞，影響并發(fā)性能。

樂(lè)觀鎖示例

假設(shè)有一個(gè)電商平臺(tái)，用戶可以在平臺(tái)上購(gòu)買(mǎi)商品。為了保證數(shù)據(jù)的一致性，我們可以使用Redis的樂(lè)觀鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)商品庫(kù)存的扣減。

首先，我們需要在Redis中保存每個(gè)商品的庫(kù)存信息，使用hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)保存，例如：

然后，在業(yè)務(wù)邏輯中，當(dāng)用戶購(gòu)買(mǎi)一個(gè)商品時(shí)，需要執(zhí)行以下步驟：

使用WATCH命令監(jiān)視商品庫(kù)存鍵，例如stock:sku001；
使用GET命令獲取當(dāng)前商品庫(kù)存數(shù)量；
檢查商品庫(kù)存是否足夠，如果不足，直接返回錯(cuò)誤信息；
計(jì)算新的庫(kù)存數(shù)量，并使用MULTI命令開(kāi)啟一個(gè)事務(wù)；
使用HSET命令將新的庫(kù)存數(shù)量保存到Redis中；
執(zhí)行事務(wù)，如果在執(zhí)行期間有其他客戶端修改了商品庫(kù)存，會(huì)回滾事務(wù)，需要重新執(zhí)行。

下面是使用Spring Boot實(shí)現(xiàn)的示例代碼：

@Service
public class OrderService {
? ? private final RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate;

? ? @Autowired
? ? public OrderService(RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate) {
? ? ? ? this.redisTemplate = redisTemplate;
? ? }

? ? public void placeOrder(String sku, int quantity) {
? ? ? ? String stockKey = "stock:" + sku;
? ? ? ? while (true) {
? ? ? ? ? ? // 監(jiān)視商品庫(kù)存鍵，以便在事務(wù)開(kāi)始前檢測(cè)是否有其他客戶端修改了庫(kù)存
? ? ? ? ? ? redisTemplate.watch(stockKey);
? ? ? ? ? ? // 獲取當(dāng)前庫(kù)存數(shù)量
? ? ? ? ? ? int currentStock = redisTemplate.opsForHash().get(stockKey, sku);
? ? ? ? ? ? // 檢查庫(kù)存是否足夠
? ? ? ? ? ? if (currentStock < quantity) {
? ? ? ? ? ? ? ? // 庫(kù)存不足，放棄事務(wù)并拋出異常
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.unwatch();
? ? ? ? ? ? ? ? throw new RuntimeException("Out of stock");
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? // 計(jì)算新的庫(kù)存數(shù)量
? ? ? ? ? ? int newStock = currentStock - quantity;
? ? ? ? ? ? // 開(kāi)始事務(wù)
? ? ? ? ? ? redisTemplate.multi();
? ? ? ? ? ? // 更新庫(kù)存數(shù)量
? ? ? ? ? ? redisTemplate.opsForHash().put(stockKey, sku, newStock);
? ? ? ? ? ? // 提交事務(wù)
? ? ? ? ? ? List<Object> results = redisTemplate.exec();
? ? ? ? ? ? // 如果事務(wù)執(zhí)行成功，則退出循環(huán)
? ? ? ? ? ? if (results != null) {
? ? ? ? ? ? ? ? break;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? // 如果事務(wù)執(zhí)行失敗，則重試
? ? ? ? }
? ? }
}

在上面的代碼中，我們使用RedisTemplate來(lái)操作Redis，其中watch方法用于監(jiān)視商品庫(kù)存鍵，opsForHash方法用于獲取和修改商品庫(kù)存的值，multi和exec方法用于開(kāi)啟和提交事務(wù)。

悲觀鎖示例

除了樂(lè)觀鎖，Redis還支持悲觀鎖，可以通過(guò)設(shè)置NX（Not Exist）或XX（Exist）標(biāo)志來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)NX標(biāo)志設(shè)置為true時(shí)，如果鎖不存在，會(huì)返回OK，并創(chuàng)建一個(gè)鎖；如果鎖已經(jīng)存在，會(huì)返回null，表示獲取鎖失敗。反之，當(dāng)XX標(biāo)志設(shè)置為true時(shí)，如果鎖已經(jīng)存在，會(huì)返回OK，表示獲取鎖成功；如果鎖不存在，會(huì)返回null，表示獲取鎖失敗。

下面是使用Spring Boot實(shí)現(xiàn)的悲觀鎖示例代碼：

@Service
public class OrderService {
? ? private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

? ? @Autowired
? ? public OrderService(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
? ? ? ? this.redisTemplate = redisTemplate;
? ? }

? ? public void placeOrder(String sku, int quantity) {
? ? ? ? String lockKey = "lock:" + sku;
? ? ? ? // 嘗試獲取鎖，如果鎖已經(jīng)存在，說(shuō)明有其他線程正在執(zhí)行相關(guān)操作
? ? ? ? Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked");
? ? ? ? if (!locked) {
? ? ? ? ? ? // 獲取鎖失敗，拋出異常
? ? ? ? ? ? throw new RuntimeException("Unable to acquire lock");
? ? ? ? }
? ? ? ? // 設(shè)置鎖的過(guò)期時(shí)間，防止鎖被一直占用
? ? ? ? redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? // 執(zhí)行訂單創(chuàng)建、扣減庫(kù)存等操作
? ? ? ? } finally {
? ? ? ? ? ? // 釋放鎖
? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockKey);
? ? ? ? }
? ? }
}

在上面的代碼中，我們使用setIfAbsent方法來(lái)嘗試獲取鎖，如果鎖已經(jīng)存在，說(shuō)明其他線程正在執(zhí)行相關(guān)操作，此時(shí)會(huì)返回false，表示獲取鎖失敗；否則，會(huì)返回true，表示獲取鎖成功。如果獲取鎖成功，我們會(huì)設(shè)置鎖的過(guò)期時(shí)間，并執(zhí)行相關(guān)操作，最后釋放鎖。