解決Redis分布式鎖的誤刪問題和原子性問題
Redis的分布式鎖
Redis的分布式鎖是通過利用Redis的原子操作和特性來實現(xiàn)的。在分布式環(huán)境中，多個應(yīng)用程序或服務(wù)可能同時訪問共享資源，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和避免沖突，可以使用分布式鎖來進行同步控制。
以下是一種常見的使用Redis實現(xiàn)分布式鎖的方式：
- 獲取鎖：當(dāng)一個應(yīng)用程序需要獲取鎖時，它可以通過執(zhí)行以下操作在Redis中設(shè)置一個特定的鍵值對：
SET lock_key unique_value NX PX lock_timeout
這里的lock_key是鎖的唯一標識，unique_value是唯一的值，可以是隨機生成的UUID，NX表示只有當(dāng)鍵不存在時才會設(shè)置成功，PX表示設(shè)置鍵的過期時間。通過設(shè)置過期時間，即使獲取鎖的應(yīng)用程序崩潰或異常退出，鎖也會在一段時間后自動釋放，避免出現(xiàn)死鎖。
- 釋放鎖：當(dāng)應(yīng)用程序完成對共享資源的操作后，它可以通過執(zhí)行以下操作釋放鎖：
if GET lock_key == unique_value then
DELETE lock_key
end
應(yīng)用程序首先獲取鎖的當(dāng)前值，然后比較是否與自己持有的唯一值相等，如果相等則刪除該鍵，表示釋放鎖。這樣可以確保只有持有鎖的應(yīng)用程序才能釋放鎖，避免誤釋放其他應(yīng)用程序的鎖。
需要注意的是，分布式鎖并不是絕對安全和可靠的。在高并發(fā)的環(huán)境中，可能存在競爭條件和死鎖等問題。因此，在實際使用中，需要考慮更復(fù)雜的場景和解決方案。
誤刪問題
遇到下面的情況的話，會出現(xiàn)Redis分布式鎖的誤刪問題
這種情況下。線程1首先獲取鎖，但是發(fā)生了阻塞，于是線程2拿到了執(zhí)行權(quán)，在線程2執(zhí)行的過程中，線程1蘇醒了，繼續(xù)執(zhí)行，到后面，線程1執(zhí)行到了刪除鎖的操作，此時就會把本應(yīng)該屬于線程2的鎖刪除，這樣子就造成了誤刪問題
解決方法
就是在每個線程釋放鎖的時候，去判斷一下當(dāng)前這把鎖是否屬于自己，如果屬于自己，則不進行鎖的刪除，假設(shè)還是上邊的情況，線程1卡頓，鎖自動釋放，線程2進入到鎖的內(nèi)部執(zhí)行邏輯，此時線程1反應(yīng)過來，然后刪除鎖，但是線程1，一看當(dāng)前這把鎖不是屬于自己，于是不進行刪除鎖邏輯，當(dāng)線程2走到刪除鎖邏輯時，如果沒有卡過自動釋放鎖的時間點，則判斷當(dāng)前這把鎖是屬于自己的，于是刪除這把鎖。
代碼實現(xiàn)
public class SimpleRedisLock implements ILock {
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
//使用uuid，在獲取鎖的時候存入線程標識
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
// 獲取線程標示
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
//這里不能是return success；否則 因為public后面的boolean是基本類型，而Boolean是引用類型，如果直接返回success，是一個自動拆箱的過程，可能回發(fā)生空指針異常
}
@Override
public void unlock() {
// 獲取線程標示
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖中的標示
String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
// 判斷標示是否一致
if(threadId.equals(id)) {
// 釋放鎖
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
}
原子性問題
上面我們解決了誤刪問題
在誤刪問題的情況下，遇到下面的情況的話，會出現(xiàn)Redis分布式鎖的原子性問題
這種情況下，線程1先執(zhí)行一段，線程1先判斷鎖標識，判斷成功，標識是屬于線程1的，后面就在線程1正準備刪除鎖釋放的過程中，突然線程1的鎖過期了，線程1發(fā)生阻塞
這個時候線程2開始執(zhí)行，在線程2執(zhí)行過程中，線程1阻塞結(jié)束了，會執(zhí)行刪除鎖的操作，相當(dāng)于判斷鎖標識并沒有起到作用（因為之前一句判斷過了），于是就把線程2的鎖給刪除掉了，又一次發(fā)生了誤刪操作
這個時候線程3趁虛而入，執(zhí)行業(yè)務(wù)
這就是刪鎖時的原子性問題，之所以有這個問題，是因為判斷鎖標識和刪除鎖是2個動作，這2個動作中間產(chǎn)生了阻塞
那么我們就要讓這2個操作一起執(zhí)行，中間不能出現(xiàn)間隔
Lua腳本
Redis提供了Lua腳本功能，在一個腳本中編寫多條Redis命令，確保多條命令執(zhí)行時的原子性。Lua是一種編程語言，它的基本語法大家可以參考網(wǎng)站：https://www.runoob.com/lua/lua-tutorial.html，這里重點介紹Redis提供的調(diào)用函數(shù)，我們可以使用lua去操作redis，又能保證他的原子性，這樣就可以實現(xiàn)拿鎖比鎖刪鎖是一個原子性動作了，作為Java程序員這一塊并不作一個簡單要求，并不需要大家過于精通，只需要知道他有什么作用即可。
這里重點介紹Redis提供的調(diào)用函數(shù)，語法如下：
redis.call('命令名稱', 'key', '其它參數(shù)', ...)
例如，我們要執(zhí)行set name jack，則腳本是這樣：
# 執(zhí)行 set name jack
redis.call('set', 'name', 'jack')
例如，我們要先執(zhí)行set name Rose，再執(zhí)行g(shù)et name，則腳本如下：
# 先執(zhí)行 set name jack
redis.call('set', 'name', 'Rose')
# 再執(zhí)行 get name
local name = redis.call('get', 'name')
# 返回
return name
寫好腳本以后，需要用Redis命令來調(diào)用腳本，調(diào)用腳本的常見命令如下：
例如，我們要執(zhí)行 redis.call(‘set’, ‘name’, ‘jack’) 這個腳本，語法如下：
如果腳本中的key、value不想寫死，可以作為參數(shù)傳遞。key類型參數(shù)會放入KEYS數(shù)組，其它參數(shù)會放入ARGV數(shù)組，在腳本中可以從KEYS和ARGV數(shù)組獲取這些參數(shù)：
利用Java代碼調(diào)用Lua腳本改造分布式鎖
接下來我們來回一下我們釋放鎖的邏輯：
釋放鎖的業(yè)務(wù)流程是這樣的
1、獲取鎖中的線程標示
? 2、判斷是否與指定的標示（當(dāng)前線程標示）一致
? 3、如果一致則釋放鎖（刪除）
? 4、如果不一致則什么都不做
如果用Lua腳本來表示則是這樣的：
最終我們操作redis的拿鎖比鎖刪鎖的lua腳本就會變成這樣
-- 這里的 KEYS[1] 就是鎖的key，這里的ARGV[1] 就是當(dāng)前線程標示
-- 獲取鎖中的標示，判斷是否與當(dāng)前線程標示一致
if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
-- 一致，則刪除鎖
return redis.call('DEL', KEYS[1])
end
-- 不一致，則直接返回
return 0
lua腳本本身并不需要大家花費太多時間去研究，只需要知道如何調(diào)用，大致是什么意思即可，所以在筆記中并不會詳細的去解釋這些lua表達式的含義。
我們的RedisTemplate中，可以利用execute方法去執(zhí)行l(wèi)ua腳本，參數(shù)對應(yīng)關(guān)系就如下圖
代碼實現(xiàn)
我們先寫入lua這個腳本
-- 比較線程標示與鎖中的標示是否一致
if(redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
-- 釋放鎖 del key
return redis.call('del', KEYS[1])
end
return 0
然后我們來調(diào)用這個腳本
下面是完整代碼
public class SimpleRedisLock implements ILock {
private String name;
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
public SimpleRedisLock(String name, StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
this.name = name;
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
}
private static final String KEY_PREFIX = "lock:";
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + "-";
private static final DefaultRedisScript<Long> UNLOCK_SCRIPT;
static {
UNLOCK_SCRIPT = new DefaultRedisScript<>();
UNLOCK_SCRIPT.setLocation(new ClassPathResource("unlock.lua"));
UNLOCK_SCRIPT.setResultType(Long.class);
}
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
// 獲取線程標示
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 獲取鎖
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
//這里不能是return success；否則 因為public后面的boolean是基本類型，而Boolean是引用類型，如果直接返回success，是一個自動拆箱的過程，可能回發(fā)生空指針異常
}
@Override
public void unlock() {
// 調(diào)用lua腳本
stringRedisTemplate.execute(
UNLOCK_SCRIPT,
Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name),
ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());
}
}
在技術(shù)的道路上，我們不斷探索、不斷前行，不斷面對挑戰(zhàn)、不斷突破自我。科技的發(fā)展改變著世界，而我們作為技術(shù)人員，也在這個過程中書寫著自己的篇章。讓我們攜手并進，共同努力，開創(chuàng)美好的未來！愿我們在科技的征途上不斷奮進，創(chuàng)造出更加美好、更加智能的明天！
以上就是解決Redis分布式鎖的誤刪問題和原子性問題的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Redis分布式鎖誤刪和原子性問題的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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