基于redis的乐观锁实践

朱雀 2022-05-23 01:51 202阅读 0赞

基于redis的事务机制以及watch指令（CAS）实现乐观锁的过程。

所谓乐观锁，就是利用版本号比较机制，只是在读数据的时候，将读到的数据的版本号一起读出来，当对数据的操作结束后，准备写数据的时候，再进行一次数据版本号的比较，若版本号没有变化，即认为数据是一致的，没有更改，可以直接写入，若版本号有变化，则认为数据被更新，不能写入，防止脏写。

下面，看看如何基于redis实现乐观锁。

首先，看看redis的事务，涉及到的指令，主要有multi，exec，discard。而实现乐观锁的指令，在事务基础上，主要是watch指令，以及unwatch指令，unwatch通常可以不用！

1.multi，开启Redis的事务，置客户端为事务态。   
2.exec，提交事务，执行从multi到此命令前的命令队列，置客户端为非事务态。   
3.discard，取消事务，置客户端为非事务态。   
4.watch,监视键值对，作用时如果事务提交exec时发现监视的监视对发生变化，事务将被取消。

案例1：redis的纯事务

下面是ssh窗口1里面的操作：

127.0.0.1:6379> set hello 1
    OK
    127.0.0.1:6379> get hello
    "1"
    127.0.0.1:6379> multi
    OK
    127.0.0.1:6379> incr hello
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incr hello                 #这一步执行完毕后，去另外一个窗口（ssh窗口2），对hello这个key做incr操作，将hello对应的值变成2。完成后，继续后面的exec指令
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec
    1) (integer) 3 #注意，这时hello的值是3了，前面执行get hello指令时，值是1哟，说明这个值在其他地方被修改过，这里的其他地方，就是指前面提到的，在另外一个连接窗口里面执行的。 2) (integer) 4
    127.0.0.1:6379>

这个情景下，multi和exec之间的指令，依然是可以执行的。

下面的操作，就是在ssh窗口2里面的操作：

127.0.0.1:6379> 
    127.0.0.1:6379> get hello
    "1"
    127.0.0.1:6379> incr hello
    (integer) 2
    127.0.0.1:6379>

案例2： 利用watch指令，基于CAS机制，简单的乐观锁

下面是ssh窗口1里面的操作：

127.0.0.1:6379> watch hello
    OK
    127.0.0.1:6379> get hello
    "4"
    127.0.0.1:6379> multi
    OK
    127.0.0.1:6379> incr hello
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incr hello                #这一步执行完毕后，去另外一个窗口（ssh窗口2），对hello这个key做incr操作，将其值变成5。完成后，继续后面的exec指令
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec
    (nil)                                     #注意，这是exec执行后返回的是nil，表示事务提交执行失败 127.0.0.1:6379> 
    127.0.0.1:6379> get hello                 #这个时候，查看hello对应的值，就是在另外一个窗口（ssh窗口2）执行incr后的值 "5"

下面是ssh窗口2里面的操作：

127.0.0.1:6379> incr hello
    (integer) 5
    127.0.0.1:6379>

案例3：watch指令在一次事务执行完毕后，即结束其生命周期

下面是ssh窗口1里面的操作：

127.0.0.1:6379> multi                     #接着上面案例2后，不再输入watch hello这个指令，直接启动事务
    OK
    127.0.0.1:6379> incr hello
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incr hello                #这一步执行完毕后，就在另外一个窗口（ssh窗口2），执行incr hello，将hello的值变成6。
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec                      #另外一个窗口（ssh窗口2）里面的操作结束后，继续来这个窗口执行该指令，依然完成了上面的两个incr hello的操作。 1) (integer) 7
    2) (integer) 8
    127.0.0.1:6379>

下面是ssh窗口2里面的操作：

127.0.0.1:6379> incr hello
    (integer) 6
    127.0.0.1:6379>

上述3个案例的操作，指令其实非常的少，两个窗口的指令全集，截图如下：

![844237-20170804143214053-500555472.jpg][]

在另外一个窗口（ssh窗口2）中的操作：

![844237-20170804143431412-813833018.jpg][]

通过这个简单的例子，基于redis的乐观锁，可以得出一个结论：

1. 乐观锁的实现，必须基于WATCH，然后利用redis的事务。

2. WATCH生命周期，只是和事务关联的，一个事务执行完毕，相应的watch的生命周期即结束。

案例2：用redis乐观锁实现的秒杀系统

代码实现：

1.  **package** com.github.distribute.lock.redis;  
2.    
3.  **import** java.util.List;  
4.  **import** java.util.Set;  
5.  **import** java.util.concurrent.ExecutorService;  
6.  **import** java.util.concurrent.Executors;  
7.    
8.  **import** redis.clients.jedis.Jedis;  
9.  **import** redis.clients.jedis.Transaction;  
10.   
11. /\*\* 
12.  \* redis乐观锁实例  
13.  \* @author linbingwen 
14.  \* 
15.  \*/  
16. **public** **class** OptimisticLockTest \{  
17.   
18.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) **throws** InterruptedException \{  
19.          **long** starTime=System.currentTimeMillis();  
20.           
21.          initPrduct();  
22.          initClient();  
23.          printResult();  
24.            
25.         **long** endTime=System.currentTimeMillis();  
26.         **long** Time=endTime-starTime;  
27.         System.out.println("程序运行时间： "\+Time+"ms");     
28.   
29.     \}  
30.       
31.     /\*\* 
32.      \* 输出结果 
33.      \*/  
34.     **public** **static** **void** printResult() \{  
35.         Jedis jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();  
36.         Set<String> set = jedis.smembers("clientList");  
37.   
38.         **int** i = 1;  
39.         **for** (String value : set) \{  
40.             System.out.println("第" + i++ + "个抢到商品，"\+value + " ");  
41.         \}  
42.   
43.         RedisUtil.returnResource(jedis);  
44.     \}  
45.   
46.     /\* 
47.      \* 初始化顾客开始抢商品 
48.      \*/  
49.     **public** **static** **void** initClient() \{  
50.         ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();  
51.         **int** clientNum = 10000;// 模拟客户数目  
52.         **for** (**int** i = 0; i < clientNum; i++) \{  
53.             cachedThreadPool.execute(**new** ClientThread(i));  
54.         \}  
55.         cachedThreadPool.shutdown();  
56.           
57.         **while**(**true**)\{    
58.                 **if**(cachedThreadPool.isTerminated())\{    
59.                     System.out.println("所有的线程都结束了！");    
60.                     **break**;    
61.                 \}    
62.                 **try** \{  
63.                     Thread.sleep(1000);  
64.                 \} **catch** (InterruptedException e) \{  
65.                     e.printStackTrace();  
66.                 \}      
67.             \}    
68.     \}  
69.   
70.     /\*\* 
71.      \* 初始化商品个数 
72.      \*/  
73.     **public** **static** **void** initPrduct() \{  
74.         **int** prdNum = 100;// 商品个数  
75.         String key = "prdNum";  
76.         String clientList = "clientList";// 抢购到商品的顾客列表  
77.         Jedis jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();  
78.   
79.         **if** (jedis.exists(key)) \{  
80.             jedis.del(key);  
81.         \}  
82.           
83.         **if** (jedis.exists(clientList)) \{  
84.             jedis.del(clientList);  
85.         \}  
86.   
87.         jedis.set(key, String.valueOf(prdNum));// 初始化  
88.         RedisUtil.returnResource(jedis);  
89.     \}  
90.   
91. \}  
92.   
93. /\*\* 
94.  \* 顾客线程 
95.  \*  
96.  \* @author linbingwen 
97.  \* 
98.  \*/  
99. **class** ClientThread **implements** Runnable \{  
100.     Jedis jedis = **null**;  
101.     String key = "prdNum";// 商品主键  
102.     String clientList = "clientList"; 抢购到商品的顾客列表主键  
103.     String clientName;  
104.   
105.     **public** ClientThread(**int** num) \{  
106.         clientName = "编号=" + num;  
107.     \}  
108.   
109.     **public** **void** run() \{  
110.         **try** \{  
111.             Thread.sleep((**int**)(Math.random()\*5000));// 随机睡眠一下  
112.         \} **catch** (InterruptedException e1) \{  
113.         \}  
114.         **while** (**true**) \{  
115.             System.out.println("顾客:" + clientName + "开始抢商品");  
116.             jedis = RedisUtil.getInstance().getJedis();  
117.             **try** \{  
118.                 jedis.watch(key);  
119.                 **int** prdNum = Integer.parseInt(jedis.get(key));// 当前商品个数  
120.                 **if** (prdNum > 0) \{  
121.                     Transaction transaction = jedis.multi();  
122.                     transaction.set(key, String.valueOf(prdNum - 1));  
123.                     List<Object> result = transaction.exec();  
124.                     **if** (result == **null** || result.isEmpty()) \{  
125.                         System.out.println("悲剧了，顾客:" + clientName + "没有抢到商品");// 可能是watch-key被外部修改，或者是数据操作被驳回  
126.                     \} **else** \{  
127.                         jedis.sadd(clientList, clientName);// 抢到商品记录一下  
128.                         System.out.println("好高兴，顾客:" + clientName + "抢到商品");  
129.                         **break**;  
130.                     \}  
131.                 \} **else** \{  
132.                     System.out.println("悲剧了，库存为0，顾客:" + clientName + "没有抢到商品");  
133.                     **break**;  
134.                 \}  
135.             \} **catch** (Exception e) \{  
136.                 e.printStackTrace();  
137.             \} **finally** \{  
138.                 jedis.unwatch();  
139.                 RedisUtil.returnResource(jedis);  
140.             \}  
141.   
142.         \}  
143.     \}  
144.   
145. \}

![20170424102431004][]

和上文的使用悲观锁相比，乐观锁的实现更加的简单，并发性能也会更好。

[844237-20170804143214053-500555472.jpg]: /images/20220523/6db9e94829df45429d788d03916c94d0.png
[844237-20170804143431412-813833018.jpg]: /images/20220523/615d791528d54bd8912694ea0261d052.png
[20170424102431004]: /images/20220523/08206ba18f4449fb944ec4bd9ba1601e.png