springboot+redis分布式锁-模拟抢单

迷南。 2022-02-25 09:36 159阅读 0赞

篇内容主要讲解的是redis分布式锁，这个在各大厂面试几乎都是必备的，下面结合模拟抢单的场景来使用她；本篇不涉及到的redis环境搭建，快速搭建个人测试环境，这里建议使用docker；本篇内容节点如下：

jedis的nx生成锁  
如何删除锁  
模拟抢单动作(10w个人开抢)  
jedis的nx生成锁  
对于java中想操作redis，好的方式是使用jedis，首先pom中引入依赖：

<dependency>
    2             <groupId>redis.clients</groupId>
    3             <artifactId>jedis</artifactId>
    4         </dependency>

对于分布式锁的生成通常需要注意如下几个方面：

创建锁的策略：redis的普通key一般都允许覆盖，A用户set某个key后，B在set相同的key时同样能成功，如果是锁场景，那就无法知道到底是哪个用户set成功的；这里jedis的setnx方式为我们解决了这个问题，简单原理是：当A用户先set成功了，那B用户set的时候就返回失败，满足了某个时间点只允许一个用户拿到锁。  
锁过期时间：某个抢购场景时候，如果没有过期的概念，当A用户生成了锁，但是后面的流程被阻塞了一直无法释放锁，那其他用户此时获取锁就会一直失败，无法完成抢购的活动；当然正常情况一般都不会阻塞，A用户流程会正常释放锁；过期时间只是为了更有保障。  
下面来上段setnx操作的代码：

public boolean setnx(String key, String val) {
            Jedis jedis = null;
            try {
                jedis = jedisPool.getResource();
                if (jedis == null) {
                    return false;
                }
                return jedis.set(key, val, "NX", "PX", 1000 * 60).
                        equalsIgnoreCase("ok");
            } catch (Exception ex) {
            } finally {
                if (jedis != null) {
                    jedis.close();
                }
            }
            return false;
        }

这里注意点在于jedis的set方法，其参数的说明如：

NX：是否存在key，存在就不set成功  
PX：key过期时间单位设置为毫秒（EX：单位秒）  
setnx如果失败直接封装返回false即可，下面我们通过一个get方式的api来调用下这个setnx方法：

> @GetMapping("/setnx/\{key\}/\{val\}") 2 public boolean  
> setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) \{ 3  
> return jedisCom.setnx(key, val); 4 \}

访问如下测试url，正常来说第一次返回了true，第二次返回了false，由于第二次请求的时候redis的key已存在，所以无法set成功  
![在这里插入图片描述][20190401152333946.]  
由上图能够看到只有一次set成功，并key具有一个有效时间，此时已到达了分布式锁的条件。

如何删除锁

上面是创建锁，同样的具有有效时间，但是我们不能完全依赖这个有效时间，场景如：有效时间设置1分钟，本身用户A获取锁后，没遇到什么特殊情况正常生成了抢购订单后，此时其他用户应该能正常下单了才对，但是由于有个1分钟后锁才能自动释放，那其他用户在这1分钟无法正常下单（因为锁还是A用户的），因此我们需要A用户操作完后，主动去解锁：

> public int delnx(String key, String val) \{  
> Jedis jedis = null;  
> try \{  
> jedis = jedisPool.getResource();  
> if (jedis == null) \{  
> return 0;  
> \}
> 
>     //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
>             StringBuilder sbScript = new StringBuilder();
>             sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
>                     append(" then ").
>                     append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
>                     append(" else ").
>                     append("    return 0").
>                     append(" end");
>     
>             return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());
>         } catch (Exception ex) {
>         } finally {
>             if (jedis != null) {
>                 jedis.close();
>             }
>         }
>         return 0;
>     }

这里也使用了jedis方式，直接执行lua脚本：根据val判断其是否存在，如果存在就del；

其实个人认为通过jedis的get方式获取val后，然后再比较value是否是当前持有锁的用户，如果是那最后再删除，效果其实相当；只不过直接通过eval执行脚本，这样避免多一次操作了redis而已，缩短了原子操作的间隔。(如有不同见解请留言探讨)；同样这里创建个get方式的api来测试：

> @GetMapping("/delnx/\{key\}/\{val\}") 2 public int  
> delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) \{ 3  
> return jedisCom.delnx(key, val); 4 \}

有了上面对分布式锁的粗略基础，我们模拟下10w人抢单的场景，其实就是一个并发操作请求而已，由于环境有限，只能如此测试；如下初始化10w个用户，并初始化库存，商品等信息，如下代码：

> //总库存  
> private long nKuCuen = 0;  
> //商品key名字  
> private String shangpingKey = “computer\_key”;  
> //获取锁的超时时间 秒  
> private int timeout = 30 \* 1000;
> 
>     @GetMapping("/qiangdan")
>     public List<String> qiangdan() {
>     
>         //抢到商品的用户
>         List<String> shopUsers = new ArrayList<>();
>     
>         //构造很多用户
>         List<String> users = new ArrayList<>();
>         IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
>             users.add("神牛-" + b);
>         });
>     
>         //初始化库存
>         nKuCuen = 10;
>     
>         //模拟开抢
>         users.parallelStream().forEach(b -> {
>             String shopUser = qiang(b);
>             if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
>                 shopUsers.add(shopUser);
>             }
>         });
>     
>         return shopUsers;
>     }

有了上面10w个不同用户，我们设定商品只有10个库存，然后通过并行流的方式来模拟抢购，如下抢购的实现：

> /\*\*  
> \* 模拟抢单动作  
> \*  
> \* @param b  
> \* @return  
> \*/  
> private String qiang(String b) \{  
> //用户开抢时间  
> long startTime = System.currentTimeMillis();
> 
>     //未抢到的情况下，30秒内继续获取锁
>         while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
>             //商品是否剩余
>             if (nKuCuen <= 0) {
>                 break;
>             }
>             if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
>                 //用户b拿到锁
>                 logger.info("用户{}拿到锁...", b);
>                 try {
>                     //商品是否剩余
>                     if (nKuCuen <= 0) {
>                         break;
>                     }
>     
>                     //模拟生成订单耗时操作，方便查看：神牛-50 多次获取锁记录
>                     try {
>                         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
>                     } catch (InterruptedException e) {
>                         e.printStackTrace();
>                     }
>     
>                     //抢购成功，商品递减，记录用户
>                     nKuCuen -= 1;
>     
>                     //抢单成功跳出
>                     logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存：{}", b, nKuCuen);
>     
>                     return b + "抢单成功，所剩库存：" + nKuCuen;
>                 } finally {
>                     logger.info("用户{}释放锁...", b);
>                     //释放锁
>                     jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
>                 }
>             } else {
>                 //用户b没拿到锁，在超时范围内继续请求锁，不需要处理 //                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) { //
> 
> [logger.info][](“用户\{\}等待获取锁…”, b); // \}  
> \}  
> \}  
> return “”;  
> \}

这里实现的逻辑是：

parallelStream()：并行流模拟多用户抢购  
(startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()：判断未抢成功的用户，timeout秒内继续获取锁  
获取锁前和后都判断库存是否还足够  
jedisCom.setnx(shangpingKey, b)：用户获取抢购锁  
获取锁后并下单成功，最后释放锁：jedisCom.delnx(shangpingKey, b)  
再来看下记录的日志结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3podWd1YW5nMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
最终返回抢购成功的用户：  
![在这里插入图片描述][20190401152521458.]

[20190401152333946.]: /images/20220225/27c80cd3ede044228da1df38f9f6ef1f.png
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[20190401152521458.]: /images/20220225/fc1c1f3b0fef43659804d59aa1c3ba65.png