Redis分散式鎖實現方式及超時問題解決
一 前言
redis在分散式應用十分廣泛，本篇文章也是網際網路面試的重點內容，讀者至少需要知道為什麼需要分散式鎖，分散式鎖的實現原理，分散式鎖的應用場景，在使用分散式鎖時遇到哪些問題?你是如何解決的，如果讀者能掌握以上問題，那麼關於這道面試題，你也就基本過關了；
二 分散式鎖的產生背景
分散式鎖對應的是多個應用，每個應用中都可能會處理相同的資料，如果多個應用對用一個操作進行了重複操作，就會出現資料不一致，資料重複問題，於是分散式鎖應用而生，通常你可以理解為多執行緒中的synchronized
三 分散式鎖的應用場景
多臺機器都能執行某個任務，如果限制任務每次只能被一臺機器執行，不能重複執行，就可以用分散式鎖來做標記秒殺場景，要求併發量很高，那麼同一件商品只能被一個使用者搶到，就可以使用分散式鎖實現比較敏感的資料比如金額修改，同一時間只能有一個人操作，如果2個人同時修改金額，一個加一個減金額，為了防止同時操作造成資料不一致，就可以使用分散式鎖實現
四 分散式鎖的實現
4.1 分散式鎖的實現方式
- 基於資料庫實現分散式鎖
- 基於快取（redis，memcached，tair）實現分散式鎖
- 基於Zookeeper實現分散式鎖
4.2 分散式鎖使用原理
每個應用對敏感資料進行操作時都需要向獲取一個鎖，持有鎖的應用才能對資料進行操作，保證在同一時間內只有一臺應用能對資料進行操作；
4.3 分散式鎖實現過程
基本實現思路：
redis分散式實現是基於 命令setnx key value ， 其意指 若該鍵不存在則建立鍵，這就保證了redis中只有一個該鍵，故應用誰先獲得該鍵，誰就拿到了鎖的許可權；然後業務邏輯執行完畢則需要使用 del key 刪除鍵，表示釋放鎖；
出現了問題：
如果一臺業務邏輯執行完畢，程式出現異常，則鎖會一直存在，沒有得到釋放，其它應用就會無法獲得鎖，此時就會造成死鎖問題；
改進方式：
拿到鎖之後，給鎖加上一個過期時間，也就是 expire key seconds 指令；此時避免了死鎖問題，但是由於業務邏輯執行的時間不同，過期的時間設定也是一個問題，故通常分散式鎖不能應用於業務邏輯執行較長的程式；
出現問題：
由於redis 每條指令都是原子性操作，但由於setnx 和 expire 是2 條指令，如果在執行setnx後程序出現問題expire指令未得到執行就會造成死鎖問題；
解決問題：
redis2.8版本之後引入了指令 set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX],該指令可以同時執行 setnx 和 expire ，於是解決了死鎖問題；
引數列表解釋
- EX seconds: 設定過期時間，單位為秒
- PX milliseconds: 設定過期時間，單位為毫秒
- NX: key不存在時設定值
- XX: key存在時設定值
使用jedis客戶端實現分散式鎖方式
public boolean lock(Jedis jedis,String key,String val,int expireTime){
String lock = jedis.set(key,val,"NX","PX",expireTime);
return "OK".equals(lock);
}
關於未獲得鎖的解決思路：
可以直接丟擲異常讓客戶重試
可以使用延遲佇列
五 分散式鎖的超時問題
問題：
如果在加鎖和釋放鎖之間，業務邏輯執行時間太長，導致超出了鎖的超時限制，就會出現鎖過期問題；換句話說，就是第一臺應用執行了業務，導致鎖過期；第二臺應用此時可以獲得鎖，進行執行業務，此時第一臺應用釋放了鎖，第二臺應用在執行業務的時第三臺應用獲得了鎖執行業務，導致在執行過程中，會有2臺應用在同時執行業務邏輯；
解決思路：
在釋放鎖的時候出現了問題，即每臺應用都可以釋放鎖，這會造成1應用的鎖釋放了2應用鎖的問題，換句話說，很多人手中持有的鑰匙是通用的，都可以開同一個門；為了避免這個問題，就是1 應用只能釋放1應用上的鎖，2應用只能釋放2應用上的鎖，則需要對釋放鎖進行身份校驗；由於上鎖的時候key是唯一，但value可以不同，所以可以根據value進行身份的唯一標識，隨機數就是一個很好的選擇 ：
String value = UUID.randomUUID().toString();
由於考慮到匹配到value校驗和del不是同一個操作，故需要使用Lua指令碼實現多條指令的原子性執行；
jedis釋放鎖實現方式：
public void unlock(Jedis jedis,String value) {
String script_command = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
"return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
// 解鎖
jedis.eval(script_command,Collections.singletonList(key),Collections.singletonList(value));
}
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援我們。