基于spring aop 环绕通知实现 redis的分布式锁

叁歲伎倆 2023-10-07 16:27 15阅读 0赞

<dependency>
                <groupId>com.alibaba</groupId>
                <artifactId>fastjson</artifactId>
                <version>1.2.49</version>
            </dependency>
    
            <dependency>
                <groupId>cn.hutool</groupId>
                <artifactId>hutool-all</artifactId>
                <version>5.3.7</version>
            </dependency>
    
            <dependency>
                <groupId>org.aspectj</groupId>
                <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            </dependency>
    
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
            </dependency>
    
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            </dependency>

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    import org.springframework.util.CollectionUtils;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    @Component
    public class RedisUtil {
        
    
        private RedisTemplate redisTemplate;
    
        @Autowired
        public void setRedisTemplate(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        
            this.redisTemplate = redisTemplate;
        }
    
        /**
         * 指定缓存失效时间
         *
         * @param key  键
         * @param time 时间(秒)
         * @return
         */
        public boolean expire(String key, long time) {
        
            try {
        
                if (time > 0) {
        
                    redisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS);
                }
                return true;
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 给指定key存放 value，指定的key若已存在值 失败
         * redis分布式锁
         *
         * @param key
         * @param value
         * @return
         */
        public boolean setIfAbsent(String key, Object value) {
        
            try {
        
                return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value);
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 删除缓存
         *
         * @param key 可以传一个值 或多个
         */
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void del(String... key) {
        
            if (key != null && key.length > 0) {
        
                if (key.length == 1) {
        
                    redisTemplate.delete(key[0]);
                } else {
        
                    redisTemplate.delete(CollectionUtils.arrayToList(key));
                }
            }
        }
    
        /**
         * 普通缓存放入并设置时间
         *
         * @param key   键
         * @param value 值
         * @param time  时间(秒) time要大于0 如果time小于等于0 将设置无限期
         * @return true成功 false 失败
         */
        public boolean set(String key, Object value, long time) {
        
            try {
        
                if (time > 0) {
        
                    redisTemplate.opsForValue().set(key, value, time, TimeUnit.SECONDS);
                } else {
        
                    set(key, value);
                }
                return true;
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }
    
        /**
         * 普通缓存放入
         *
         * @param key   键
         * @param value 值
         * @return true成功 false失败
         */
        public boolean set(String key, Object value) {
        
            try {
        
                redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
                return true;
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
    
        }
    
        /**
         * 普通缓存获取
         *
         * @param key 键
         * @return 值
         */
        public Object get(String key) {
        
            return key == null ? null : redisTemplate.opsForValue().get(key);
        }
    
    
    }

import java.lang.annotation.ElementType;
    import java.lang.annotation.Retention;
    import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
    import java.lang.annotation.Target;
    
    
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target({
        ElementType.METHOD})
    public @interface RedisLock {
        
    
        /**
         * RedisKeyPrefix.LOCK + key
         * key 默认 class.method
         * @return
         */
        String key() default "";
    
        // 过期时长
        long duration() default 1000L;
    
        // key 是否加上入参
        String keyAddArgs() default "";
    
        // 并发策略，true 直接抛异常， false 重复获取 锁
        boolean isThrowMsg() default true;
    
    }

### 方式一 自旋锁实现 ###

import cn.hutool.core.util.StrUtil;
    import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
    import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
    import org.aspectj.lang.JoinPoint;
    import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
    import org.aspectj.lang.annotation.Around;
    import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
    import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
    import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.Date;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 并发redis分布式锁
     */
    @Component
    @Aspect
    @Slf4j
    public class RedisLockAop {
        
    
        @Autowired
        RedisUtil redisUtil;
    
    
        /**
         * 切点注解拦截
         */
        @Pointcut("@annotation(RedisLock)")
        public void aspect() {
        
        }
    
    
        /**
         * redis锁
         * key = RedisKeyPrefix.LOCK  + redisLock.key
         * redisLock.key 默认 class.method
         */
        @Around("@annotation(redisLock)")
        public Object around(ProceedingJoinPoint point, RedisLock redisLock) throws Throwable {
        
            log.info("redis锁执行开始========");
            // redis key
            String key = redisLock.key();
            if (StrUtil.isBlank(key)) {
        
                String targetClassName = point.getTarget().getClass().getName();
                String targetMethodName = point.getSignature().getName();
                key = targetClassName + "." + targetMethodName;
            }
            key = RedisKeyPrefix.LOCK + key;
            // key + 入参
            if (point.getArgs().length > 0) {
        
                RedisLock method = getMethod(point);
                String args = getAnnotationValue(point, method.keyAddArgs());
                key += ":args:" + args ;
            }
            log.info("key :{}", key);
            // 获取锁，若失败，判断是否死锁，是：释放并重新获取锁
            while (true) {
        
                boolean aBoolean = redisUtil.setIfAbsent(key, new Date(System.currentTimeMillis() + redisLock.duration()).getTime());
                if (!aBoolean) {
        
                    Object o = redisUtil.get(key);
                    if (o == null) {
        
                        // 不存在key 锁已释放，重新获取
                        continue;
                    }
                    long oldExpireTime = Long.parseLong((o.toString()));
                    long currentTime = System.currentTimeMillis();
                    // 判断锁是否过期
                    if (currentTime >= oldExpireTime) {
        
                        // 锁已过期
                        redisUtil.del(key);
                        continue;
                    }
                }
                if (aBoolean) {
        
                    log.info("获取到锁");
                    break;
                }
                if (redisLock.isThrowMsg()) {
        
                    // 没有获取到锁 直接抛异常
                    throw new RuntimeException("没有获取到锁 直接抛异常");
                } else {
        
                    // 没有获取到锁 等待5秒尝试再去获取锁
                    log.info("没有获取到锁 等待5秒尝试再去获取锁");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                }
            }
    
            // 锁获取成功后，指定失效时间，防止死锁
            redisUtil.expire(key, redisLock.duration());
            Object proceed;
            try {
        
                proceed = point.proceed();
            } finally {
        
                redisUtil.del(key);
            }
            log.info("redis锁执行结束========");
            return proceed;
        }
    
        /**
         * 获取注解中对方法的描述信息
         */
        public static RedisLock getMethod(JoinPoint joinPoint) {
        
            MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
            return signature.getMethod().getAnnotation(RedisLock.class);
        }
    
        /**
         * 获取注解中传递的动态参数的参数值
         * 1.“#{参数1},#{参数2}”  多个参数使用逗号分割
         * 2.“#{对象.参数1},#{对象.参数2}” 复杂的参数类型:对象.参数名
         * 3. 非动态参数直接返回
         * @param joinPoint
         * @param paramNames
         * @return
         */
        public String getAnnotationValue(JoinPoint joinPoint, String paramNames) {
        
            String[] split = paramNames.split(",");
            StringBuffer key = new StringBuffer();
            for (String paramName : split) {
        
                // 获取方法中所有的参数
                Map<String, Object> params = getParams(joinPoint);
                // 参数是否是动态的:#{paramName}
                if (paramName.matches("^#\\{\\D*\\}")) {
        
                    // 获取参数名
                    paramName = paramName.replace("#{", "").replace("}", "");
                    // 是否是复杂的参数类型:对象.参数名
                    if (paramName.contains(".")) {
        
                        String[] paramNameSplit = paramName.split("\\.");
                        // 获取方法中对象的内容
                        Object object = getValue(params, paramNameSplit[0]);
                        // 转换为JsonObject
                        JSONObject jsonObject = (JSONObject) JSONObject.toJSON(object);
                        // 获取值
                        Object o = jsonObject.get(paramNameSplit[1]);
                        key.append(paramName).append(":").append(o).append(":");
                    }else {
        
                        // 简单的动态参数
                        key.append(paramName).append(":").append(getValue(params, paramName)).append(":");
                    }
                }
            }
            // 非动态参数直接返回
            return key.toString();
        }
    
        /**
         * 根据参数名返回对应的值
         *
         * @param map
         * @param paramName
         * @return
         */
        public Object getValue(Map<String, Object> map, String paramName) {
        
            for (Map.Entry<String, Object> entry : map.entrySet()) {
        
                if (entry.getKey().equals(paramName)) {
        
                    return entry.getValue();
                }
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 获取方法的参数名和值
         *
         * @param joinPoint
         * @return
         */
        public Map<String, Object> getParams(JoinPoint joinPoint) {
        
            Map<String, Object> params = new HashMap<>(8);
            Object[] args = joinPoint.getArgs();
            MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
            String[] names = signature.getParameterNames();
            for (int i = 0; i < args.length; i++) {
        
                params.put(names[i], args[i]);
            }
            return params;
        }
    
    
    
    }

### 方式二 redisson 看门狗实现 ###

链接: [分布式锁Redisson的使用，看门狗机制][Redisson].

<dependency>
                <groupId>org.redisson</groupId>
                <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>3.15.3</version>
            </dependency>

import cn.hutool.core.util.StrUtil;
    import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
    import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
    import org.aspectj.lang.JoinPoint;
    import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
    import org.aspectj.lang.annotation.Around;
    import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
    import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
    import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
    import org.redisson.api.RLock;
    import org.redisson.api.RedissonClient;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 并发redis分布式锁
     */
    @Component
    @Aspect
    @Slf4j
    public class RedisLockAop {
        
    
        @Autowired
        RedisUtil redisUtil;
    
        @Autowired
        RedissonClient redisson;
    
        /**
         * 切点注解拦截
         */
        @Pointcut("@annotation(RedisLock)")
        public void aspect() {
        
        }
    
    
        /**
         * redis锁
         * key = RedisKeyPrefix.LOCK  + redisLock.key
         * redisLock.key 默认 class.method
         */
        @Around("@annotation(redisLock)")
        public Object around(ProceedingJoinPoint point, RedisLock redisLock) throws Throwable {
        
            // redis key
            String key = redisLock.key();
            if (StrUtil.isBlank(key)) {
        
                String targetClassName = point.getTarget().getClass().getName();
                String targetMethodName = point.getSignature().getName();
                key = targetClassName + "." + targetMethodName;
            }
            key = RedisKeyPrefix.LOCK + key;
            // key + 入参
            if (point.getArgs().length > 0) {
        
                RedisLock method = getMethod(point);
                String args = getAnnotationValue(point, method.keyAddArgs());
                key += ":args:" + args ;
            }
            // 获取一把锁，只要锁的名字一样就是同一把锁
            log.info("key :{}", key);
            RLock lock = redisson.getLock(key);
            // 加锁 自动解锁时间
            lock.lock(redisLock.duration(), TimeUnit.SECONDS);
            log.info("redis锁执行开始========");
            Object proceed;
            try {
        
                proceed = point.proceed();
            } finally {
        
                if(lock.isLocked()){
         // 是否还是锁定状态
                    if(lock.isHeldByCurrentThread()){
         // 时候是当前执行线程的锁
                        lock.unlock(); // 释放锁
                    }
                }
            }
            log.info("redis锁执行结束========");
            return proceed;
        }
    
        /**
         * 获取注解中对方法的描述信息
         */
        public static RedisLock getMethod(JoinPoint joinPoint) {
        
            MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
            return signature.getMethod().getAnnotation(RedisLock.class);
        }
    
        /**
         * 获取注解中传递的动态参数的参数值
         * 1.“#{参数1},#{参数2}”  多个参数使用逗号分割
         * 2.“#{对象.参数1},#{对象.参数2}” 复杂的参数类型:对象.参数名
         * 3. 非动态参数直接返回
         * @param joinPoint
         * @param paramNames
         * @return
         */
        public String getAnnotationValue(JoinPoint joinPoint, String paramNames) {
        
            String[] split = paramNames.split(",");
            StringBuffer key = new StringBuffer();
            for (String paramName : split) {
        
                // 获取方法中所有的参数
                Map<String, Object> params = getParams(joinPoint);
                // 参数是否是动态的:#{paramName}
                if (paramName.matches("^#\\{\\D*\\}")) {
        
                    // 获取参数名
                    paramName = paramName.replace("#{", "").replace("}", "");
                    // 是否是复杂的参数类型:对象.参数名
                    if (paramName.contains(".")) {
        
                        String[] paramNameSplit = paramName.split("\\.");
                        // 获取方法中对象的内容
                        Object object = getValue(params, paramNameSplit[0]);
                        // 转换为JsonObject
                        JSONObject jsonObject = (JSONObject) JSONObject.toJSON(object);
                        // 获取值
                        Object o = jsonObject.get(paramNameSplit[1]);
                        key.append(paramName).append(":").append(o).append(":");
                    }else {
        
                        // 简单的动态参数
                        key.append(paramName).append(":").append(getValue(params, paramName)).append(":");
                    }
                }
            }
            // 非动态参数直接返回
            return key.toString();
        }
    
        /**
         * 根据参数名返回对应的值
         *
         * @param map
         * @param paramName
         * @return
         */
        public Object getValue(Map<String, Object> map, String paramName) {
        
            for (Map.Entry<String, Object> entry : map.entrySet()) {
        
                if (entry.getKey().equals(paramName)) {
        
                    return entry.getValue();
                }
            }
            return null;
        }
    
        /**
         * 获取方法的参数名和值
         *
         * @param joinPoint
         * @return
         */
        public Map<String, Object> getParams(JoinPoint joinPoint) {
        
            Map<String, Object> params = new HashMap<>(8);
            Object[] args = joinPoint.getArgs();
            MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
            String[] names = signature.getParameterNames();
            for (int i = 0; i < args.length; i++) {
        
                params.put(names[i], args[i]);
            }
            return params;
        }
    
    
    
    }

### 问题描述 ###

当我们使用Ression中Lock.lock()方法之后，如果存在线程并发常见情况下，会出现如下异常：  
java.lang.IllegalMonitorStateException: attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: 9f178836-f7e1-44fe-a89d-2db52f399c0d thread-id: 22

### 问题分析 ###

在thread-1还没有结束的时候,也就是在thread-1在获得锁但是还没有释放锁的时候, \`thread-2由于被别的线程中断停止了等待从lock.tryLock的阻塞状态中返回继续执行接下来的逻辑,并且由于尝试去释放一个属于线程thread-1的锁而抛出了一个运行时异常导致该线程thread-2结束了, 然而thread-2完成了一系列操作后,线程thread-1才释放了自己的锁. 所以thread-2并没有获得锁,却执行了需要同步的内容,还尝试去释放锁。那解决方式我们就知道了，当前线程加的锁由当前线程去解锁，也就是说当我们使用lock.unlock的时候加上线程的判断即可。

### 问题解决 ###

RLock lock = redissonClient.getLock(key);
        if(lock.isLocked()){
         // 是否还是锁定状态
          if(lock.isHeldByCurrentThread()){
         // 时候是当前执行线程的锁
            lock.unlock(); // 释放锁
          }
        }

[Redisson]: https://blog.csdn.net/weixin_43691942/article/details/107591137