分布式锁的原理与运用

梦里梦外; 2023-10-02 20:15 4阅读 0赞

## 前言 ##

大家知道，在一个大型项目中，由于用户访问量过多，我们需要构建集群，那么这个集群会造成数据紊乱，数据延时等一系列问题，那么今天我们来讲述一下怎么使用Redis分布式锁来解决数据紊乱问题。  
接下来，我将通过演进的方式一步一步的将Redis分布式锁的基本原理展示给大家，请耐心看完，看到最后就会恍然大悟。如果知道原理的同学，可以直接从**阶段五**开始看。

## 整合三步骤 ##

### 1、整合Redis作为缓存 ###

//将lettuce-core切换为jedis
    <dependency> 
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <groupId>io.lettuce</groupId>
          <artifactId>lettuce-core</artifactId>
          </exclusion> 
      </exclusions>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>redis.clients</groupId> 
      <artifactId>jedis</artifactId>
    </dependency>

由于在整合redis作为分布式锁中，SpringBoot会出现的一个问题,就是缓存溢出问题，所以我们将lettuce换为jedis来解决这个问题。

### 2、配置yaml ###

spring: 
    	redis: 
      	host: 自己的host
        port: 自己的端口号

### 3、添加注解 ###

@StringRedisTemplate

首先将以上的整合三步骤完成之后，我们就开始讲解分布式锁的进阶原理。

## 分布式锁演进-基本原理 ##

### 基本原理 ###

![在这里插入图片描述][55c5c6cf2bd54acab40a176ff06843de.png]  
我们将使用Redis中的setNX命令：如果当前没有这个key就占用成功，如果有就返回false。

### 代码演示 ###

public String getCatalog(){
        
    // 占分布式锁。去redis占坑
    Boolean lock =redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock","111");
     
    if(lock){
        
          //执行数据
        //执行数据完成之后删除锁
         redisTemplate.delete("lock");
    }else{
        
    	//自旋方式，如果站锁失败就重新获取锁
        getCatalog();
    	}
    }

## 分布式锁演进-阶段一 ##

### 阶段一 ###

![在这里插入图片描述][3261db0f1b384acebee70bce01835379.png]  
在阶段一过程中，我们发现，会有死锁造成，解决就是通过设置过期时间来解决的。那么，我们便演变成阶段二。

## 分布式锁演进-阶段二 ##

### 阶段二-设置过期时间 ###

![在这里插入图片描述][2eaf1d3f59544cc4af9884f2fa674a71.png]

### Java代码演示 ###

public String getCatalog(){
        
    // 占分布式锁。去redis占坑
    Boolean lock =redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock","111");
        redisTemplate.delete("lock");
    if(lock){
        
        //设置过期时间
        redisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
          //执行数据
        //执行数据完成之后删除锁
         redisTemplate.delete("lock");
    }else{
        
    	//自旋方式，如果站锁失败就重新获取锁
        getCatalog();
    	}
    }

阶段二又会出现一个问题就是setnx设置好，正要设置过期时间，宕机。又死锁了。所有将进阶第三个阶段：过期时间和站位必须是原子性的。看阶段三。

## 分布式锁演进-阶段三 ##

在linux中set时，加入过期时间，确保加锁和设置过期时间是原子性。

set lock 111 EX 300 NX

![在这里插入图片描述][eb997f29d2b84ed1b08bbb5e9928baea.png]

### Java代码演示 ###

public String getCatalog(){
        
    // 占分布式锁。去redis占坑
    Boolean lock =redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock","111",30,TimeUnit.SECONDS);
       
    if(lock){
        
        //设置过期时间
        // redisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        //执行数据
        //执行数据完成之后删除锁
         redisTemplate.delete("lock");
    }else{
        
    	//自旋方式，如果站锁失败就重新获取锁
        getCatalog();
    	}
    }

阶段三出现的问题：  
如果删除当前锁时，如果当前锁reids过期又被其他线程占用锁，那么就会误删，所以我们可以指定一个唯一标识符，先进性判断，如果两个标识符成功则进行删锁，所以将进行阶段四的演进。

## 分布式锁演进-阶段四 ##

![在这里插入图片描述][de0d069fa8fa49e989b848edd47a86f2.png]

### Java演示 ###

阶段四，即使加入了删除锁时判断条件，还会出现一个问题，就是如果在获取redis锁的途中，redis过期了，新进来一个锁，这样又会出现误删的情况。  
解决：使用redis+Lua脚本，确保删除时也是原子操作。阶段五-最终形态

## 分布式锁演进-最终形态 ##

![在这里插入图片描述][133c63b57d2f458d9d85a3a93300918d.png]

### Java代码 ###

public String getCatalog(){
        
    // 占分布式锁。去redis占坑
        // 唯一标识
        String uuid =UUID;
    Boolean lock =redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock",uuid,30,TimeUnit.SECONDS);
       
    if(lock){
        
        //设置过期时间
        // redisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        //执行数据
        //执行数据完成之后删除锁
        //String lockValue =redisTemplate.opsForValue().get("lock");
        //if(uuid.equals(lockValue)){
        
          //  redisTemplate.delete("lock");
        //}
        
        //使用Lua脚本解锁
        String script="if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
        redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(script,Long.class),Arrays.asList("lock"),uuid);
       // redisTemplate.execute(Lua的脚本,脚本返回值类型.class,redis的key(使用集合的形式)Arrays.asList("lock"),判断的值(uuid));
    }else{
        
    	//自旋方式，如果站锁失败就重新获取锁
        getCatalog();
    	}
    }

第五阶段：保证加锁【站位+过期时间】和删除锁【判断+删除】的原子性。

**以上呢就是Redis分布式锁一步一步的进阶过程，如果你熟悉的话，可以直接使用第五阶段来完成分布式锁。**  
当然了，springBoot也对分布式锁进行了整合，能让我们更加快速的使用分布式锁的功能，操作简单，但是光知道操作不知道原理。那可是不行的，所以上面的1-5的进阶过程要仔细看哦！！

## 整合分布式锁 ##

### 1、导入Redisson框架依赖 ###

<dependency>
      <groupId> org.redisson</groupId>
        <artifactId>redisson</artifactId>
          <version>3.12.0</version>
      </dependency>

### 2、配置RedissonClient ###

@Configuration
    public class MyRedssonConfig{
        
    	
        //bean停止进行销毁
        @Bean(destoruMethod="shutdown")
        public RedissonClient redisson() throws IOException{
        
        	
            Config config = new Config();
            config.useClusterServers().addNodeAddress(redis地址，可以使用集群用，隔开)
                
        
        }
    
    }

配置完成之后，我们可以直接使用@Resource来进行操作这个框架。

[55c5c6cf2bd54acab40a176ff06843de.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/55c5c6cf2bd54acab40a176ff06843de.png
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[133c63b57d2f458d9d85a3a93300918d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/133c63b57d2f458d9d85a3a93300918d.png