Redisson分布式锁实现原理

本是古典何须时尚 2024-04-01 17:15 79阅读 0赞

**目录**

一、Redisson原理

1.1.高效的分布式锁

1.2.互斥

1.3.防止死锁

1.4.性能

1.5.重入

1.6.Redisson 原理分析流程图

1.7.加锁机制

1.8.Watch dog 自动延期机制

1.9.为啥要用 lua 脚本呢？

1.10.可重入加锁机制

1.11.Redisson 分布式锁的缺点

二、 Redisson 分布式锁使用实例

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一、Redisson原理

### 1.1.高效的分布式锁 ###

当我们在设计分布式锁的时候，我们应该考虑分布式锁至少要满足的一些条件，同时考虑如何高效的设计分布式锁，这里我认为以下几点是必须要考虑的

### 1.2.互斥 ###

在分布式[高并发][Link 1]的条件下，我们最需要保证，同一时刻只能有一个线程获得锁，这是最基本的一点

### 1.3.防止死锁 ###

在分布式高并发的条件下，比如有个线程获得锁的同时，还没有来得及去释放锁，就因为系统故障或者其它原因使它无法执行释放锁的命令,导致其它线程都无法获得锁，造成死锁。所以分布式非常有必要设置锁的`有效时间`，确保系统出现故障后，在一定时间内能够主动去释放锁，避免造成死锁的情况

### 1.4.性能 ###

对于访问量大的共享资源，需要考虑减少锁等待的时间，避免导致大量线程阻塞。所以在锁的设计时，需要考虑两点：

> 1、`锁的颗粒度要尽量小`。比如你要通过锁来减库存，那这个锁的名称你可以设置成是商品的ID,而不是任取名称。这样这个锁只对当前商品有效,锁的颗粒度小。
> 
> 2、`锁的范围尽量要小`。比如只要锁2行代码就可以解决问题的，那就不要去锁10行代码了

### 1.5.重入 ###

我们知道ReentrantLock是可重入锁，那它的特点就是：**同一个线程可以重复拿到同一个资源的锁**。重入锁非常有利于资源的高效利用。关于这点之后会做演示

### 1.6.Redisson 原理分析流程图 ###

![8fd2c34bc8391750e971523627e49a54.png][]

### 1.7.加锁机制 ###

线程去获取锁，获取成功: 执行lua脚本，保存数据到redis数据库。线程去获取锁，获取失败: 一直通过while循环尝试获取锁，获取成功后，执行lua脚本，保存数据到redis数据库

### 1.8.Watch dog 自动延期机制 ###

这个比较难理解，找了些许资料感觉也并没有解释的很清楚。这里我自己的理解就是:在一个分布式环境下，假如一个线程获得锁后，突然服务器宕机了，那么这个时候在一定时间后这个锁会自动释放，你也可以设置锁的有效时间(不设置默认30秒），这样的目的主要是防止死锁的发生。

但在实际开发中会有下面一种情况:

// 设置锁1秒过去
    redissonLock.lock("redisson", 1);
    /**
     * 业务逻辑需要咨询2秒
     */
    redissonLock.release("redisson");
    
    /**
     * 线程1 进来获得锁后，线程一切正常并没有宕机，但它的业务逻辑需要执行2秒，这就会有个问题，在 线程1 执行1秒后，这个锁就自动过期了，
     * 那么这个时候 线程2 进来了。那么就存在 线程1和线程2 同时在这段业务逻辑里执行代码，这当然是不合理的。
     * 而且如果是这种情况，那么在解锁时系统会抛异常，因为解锁和加锁已经不是同一线程了，具体后面代码演示。
     */

所以这个时候`看门狗`就出现了，它的作用就是 线程1 业务还没有执行完，时间就过了，线程1 还想持有锁的话，就会启动一个watch dog后台线程，不断的延长锁key的生存时间。

**`注意`**正常这个看门狗线程是不启动的，还有就是这个看门狗启动后对整体性能也会有一定影响，所以不建议开启看门狗。

### 1.9.为啥要用 lua 脚本呢？ ###

这个不用多说，主要是如果你的业务逻辑复杂的话，通过封装在lua脚本中发送给redis，而且redis是单线程的，这样就保证这段复杂业务逻辑执行的**原子性**。

### 1.10.可重入加锁机制 ###

Redisson可以实现可重入加锁机制的原因，我觉得跟两点有关：

> 1、Redis存储锁的数据类型是 Hash类型  
> 2、Hash数据类型的key值包含了当前线程信息。

下面是redis存储的数据

![bdbd615b7b388b018e55e14f151b46fd.png][]

这里表面数据类型是Hash类型,Hash类型相当于我们java的 `<key,<key1,value>>` 类型,这里key是指 ‘redisson’

它的有效期还有9秒，我们再来看里们的key1值为`078e44a3-5f95-4e24-b6aa-80684655a15a:45`它的组成是:

guid + 当前线程的ID。后面的value是就和可重入加锁有关。

**举图说明**

![c18a3d28abc255213301a090eddb68e6.png][]

上面这图的意思就是可重入锁的机制，它最大的优点就是**相同线程不需要在等待锁**，而是可以直接进行相应操作

### 1.11.Redisson 分布式锁的缺点 ###

>  *  Redis分布式锁会有个缺陷，就是在Redis哨兵模式下:
>  *  `客户端1` 对某个`master节点`写入了redisson锁，此时会异步复制给对应的 slave节点。但是这个过程中一旦发生 master节点宕机，主备切换，slave节点从变为了 master节点。
>  *  这时`客户端2` 来尝试加锁的时候，在新的master节点上也能加锁，此时就会导致多个客户端对同一个分布式锁完成了加锁。
>  *  这时系统在业务语义上一定会出现问题，**导致各种脏数据的产生**。
>  *  `缺陷`在哨兵模式或者主从模式下，如果 master实例宕机的时候，可能导致多个客户端同时完成加锁。

## 二、 Redisson 分布式锁使用实例 ##

添加 redisson 依赖

<dependency>
       <groupId>org.redisson</groupId>
       <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
       <version>3.16.4</version>
    </dependency>

实例

import org.redisson.api.RedissonClient;
    public class CodeRuleRecordServiceImpl {
    
        @Autowired
        private RedissonClient redissonClient;
    
        /**
         * 序列号自增
         *
         * @param ruleId  规则id
         * @param modelId 模型id
         * @param date    指定日期
         * @return 自增后序列号
         */
        @Transactional(rollbackFor = Exception.class, propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
        @Override
        public Long increment(String ruleId, String modelId, String date) {
            // 获取锁
            RLock redissonLock = redissonClient.getLock(RedisKeyConstants.LOCK_CODE_RULE_FLOW + ruleId);
            try {
                // 加锁
                log.info("开始获取规则id({}) 流水码锁...", ruleId);
                redissonLock.lock();
    
                // 获取redis数据，有数据则直接使用，无数据则查询
                Integer serialNoCache = (Integer) redisUtil.get(codeKey.toString());
                if (null == serialNoCache) {
                    // redis未查询到则查询数据库
                    log.info("缓存为空，开始查询数据库");
                    CodeRuleRecord codeRuleRecord = this.selectDateCodeSerial(ruleId, modelId, date);
                    // 数据库无数据则表示为新数据,默认1
                    int initSerialNo = 0;
                    if (null != codeRuleRecord) {
                        initSerialNo = Integer.valueOf(codeRuleRecord.getSerialNo().toString());
                    }
                    // 将数据添加到缓存中并设置时效
                    redisUtil.setForTimeCustom(codeKey.toString(), initSerialNo, 2L, TimeUnit.DAYS);
                }
    
                // redis自增
                Long serialNo = redisUtil.increment(codeKey.toString(), 1L);
                // 设置时效
                redisUtil.expire(codeKey.toString(), 2L, TimeUnit.DAYS);
                CodeRuleRecord codeRuleRecord = new CodeRuleRecord();
                codeRuleRecord.setRuleId(ruleId);
                codeRuleRecord.setModelId(modelId);
                codeRuleRecord.setCreateDate(date);
                codeRuleRecord.setSerialNo(serialNo);
                if (1L != serialNo) {
                    // 更新数据库
                    LambdaQueryWrapper<CodeRuleRecord> wrapper = new QueryWrapper<CodeRuleRecord>().lambda();
                    wrapper.eq(CodeRuleRecord::getRuleId, ruleId)
                            .eq(CodeRuleRecord::getModelId, modelId);
                    if (null != date) {
                        wrapper.eq(CodeRuleRecord::getCreateDate, date);
                    }
                    baseMapper.update(codeRuleRecord, wrapper);
                } else {
                    // 表示未设置，将数据添加到数据库中
                    baseMapper.insert(codeRuleRecord);
                }
                return codeRuleRecord.getSerialNo();
            } finally {
                // 释放锁
                redissonLock.unlock();
                log.info("开始释放规则id({}) 流水码锁...", ruleId);
            }
    
        }
    
    }

使用之后记得要释放锁

[Link 1]: https://so.csdn.net/so/search?q=%E9%AB%98%E5%B9%B6%E5%8F%91&spm=1001.2101.3001.7020
[8fd2c34bc8391750e971523627e49a54.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7d68ef9c45674dc194ac4c9fa2260691.png
[bdbd615b7b388b018e55e14f151b46fd.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/e9c45c01b6d44c9097d71360bb6ffa2d.png
[c18a3d28abc255213301a090eddb68e6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/b3e7c5467e344f6ba385b541c4e7c324.png