Redis分散ロックの実装原理の分析例

まず第一に、分散ロックを確実に利用できるようにするには、ロックの実装が少なくとも次の 4 つの条件を同時に満たしていることを確認する必要があります:

1。相互排他性。常に 1 つのクライアントだけがロックを保持できます。

2. デッドロックは発生しません。クライアントがロックをアクティブにロック解除せずにロックを保持している間にクラッシュした場合でも、その後他のクライアントがそのロックをロックできることが保証されます。

3. フォールトトレラント。ほとんどの Redis ノードが正常に実行されている限り、クライアントはロックおよびロック解除を行うことができます。

4. ベルの結び目を解くには、ベルも縛らなければなりません。ロックとロック解除は同じクライアントで行う必要があり、他のクライアントが追加したロックをクライアント自身がロック解除することはできません。

次はコードの実装です。まず、Maven を通じて Jedis オープン ソース コンポーネントを導入し、次のコードを pom.xml ファイルに追加する必要があります。 :

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
</dependency>

分散ロックの実装コード、DistributedLock.java

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
import redis.clients.jedis.Transaction;
import redis.clients.jedis.exceptions.JedisException;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
/**
 * @author swadian
 * @date 2022/3/4
 * @Version 1.0
 * @describetion Redis分布式锁原理
 */
public class DistributedLock {
    //redis连接池
    private static JedisPool jedisPool;
    static {
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        // 设置最大连接数
        config.setMaxTotal(200);
        // 设置最大空闲数
        config.setMaxIdle(8);
        // 设置最大等待时间
        config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);
        // 在borrow一个jedis实例时，是否需要验证，若为true，则所有jedis实例均是可用的
        config.setTestOnBorrow(true);
        jedisPool = new JedisPool(config, "192.168.3.27", 6379, 3000);
    }
    /**
     * 加锁
     * @param lockName       锁的key
     * @param acquireTimeout 获取锁的超时时间
     * @param timeout        锁的超时时间
     * @return 锁标识
     * Redis Setnx（SET if Not eXists） 命令在指定的 key 不存在时，为 key 设置指定的值。
     * 设置成功，返回 1 。 设置失败，返回 0 。
     */
    public String lockWithTimeout(String lockName, long acquireTimeout, long timeout) {
        Jedis jedis = null;
        String retIdentifier = null;
        try {
            // 获取连接
            jedis = jedisPool.getResource();
            // value值->随机生成一个String
            String identifier = UUID.randomUUID().toString();
            // key值->即锁名
            String lockKey = "lock:" + lockName;
            // 超时时间->上锁后超过此时间则自动释放锁 毫秒转成->秒
            int lockExpire = (int) (timeout / 1000);
            // 获取锁的超时时间->超过这个时间则放弃获取锁
            long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
            while (System.currentTimeMillis() < end) { //在获取锁时间内
                if (jedis.setnx(lockKey, identifier) == 1) {//关键:设置锁
                    jedis.expire(lockKey, lockExpire);
                    // 返回value值，用于释放锁时间确认
                    retIdentifier = identifier;
                    return retIdentifier;
                }
                // ttl以秒为单位返回 key 的剩余过期时间，返回-1代表key没有设置超时时间，为key设置一个超时时间
                if (jedis.ttl(lockKey) == -1) {
                    jedis.expire(lockKey, lockExpire);
                }
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
        } catch (JedisException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        }
        return retIdentifier;
    }
    /**
     * 释放锁
     * @param lockName   锁的key
     * @param identifier 释放锁的标识
     * @return
     */
    public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {
        Jedis jedis = null;
        String lockKey = "lock:" + lockName;
        boolean retFlag = false;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            while (true) {
                // 监视lock，准备开始redis事务
                jedis.watch(lockKey);
                // 通过前面返回的value值判断是不是该锁，若是该锁，则删除，释放锁
                if (identifier.equals(jedis.get(lockKey))) {
                    Transaction transaction = jedis.multi();//开启redis事务
                    transaction.del(lockKey);
                    List<Object> results = transaction.exec();//提交redis事务
                    if (results == null) {//提交失败
                        continue;//继续循环
                    }
                    retFlag = true;//提交成功
                }
                jedis.unwatch();//解除监控
                break;
            }
        } catch (JedisException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        }
        return retFlag;
    }
}

これを検証するために、SkillService.java ビジネス クラスを作成します

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class SkillService {
    final DistributedLock lock = new DistributedLock();
    public static final String LOCK_KEY = "lock_resource";
    int n = 500;
    /**
     * 线程业务方法
     */
    public void seckill() {
        // 返回锁的value值，供释放锁时候进行判断
        String identifier = lock.lockWithTimeout(LOCK_KEY, 5000, 1000);
        log.info("线程:"+Thread.currentThread().getName() + "获得了锁");
        log.info("剩余数量:{}",--n);
        lock.releaseLock(LOCK_KEY, identifier);
    }
}

@Slf4j ログが取得できない場合pom.xml次のコードをファイルに追加します。

<!--@Slf4j日志依赖组件-->
  <dependency>
      <groupId>org.projectlombok</groupId>
      <artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>

テスト クラスを編集します TestLock.java

/**
 * @author swadian
 * @date 2022/3/4
 * @Version 1.0
 */
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        SkillService service = new SkillService();
        for (int i = 10; i < 60; i++) { //开50个线程
            SkillThread skillThread = new SkillThread(service, "skillThread->" + i);
            skillThread.start();
        }
    }
}
class SkillThread extends Thread {
    private SkillService skillService;
    public SkillThread(SkillService skillService, String skillThreadName) {
        super(skillThreadName);
        this.skillService = skillService;
    }
    @Override
    public void run() {
        skillService.seckill();
    }
}

テスト結果は、残りの数値がロック後のロックはすべてシーケンシャルかつシリアルです (499,498,497...

SkillService.java ビジネス クラスを変更し、ロック ロジックをコメント アウトします。

@Slf4j
public class SkillService {
    final DistributedLock lock = new DistributedLock();
    public static final String LOCK_KEY = "lock_resource";
    int n = 500;
    /**
     * 线程业务方法
     */
    public void seckill() {
        // 返回锁的value值，供释放锁时候进行判断
        //String identifier = lock.lockWithTimeout(LOCK_KEY, 5000, 1000);
        log.info("线程:"+Thread.currentThread().getName() + "获得了锁");
        log.info("剩余数量:{}",--n);
        //lock.releaseLock(LOCK_KEY, identifier);
    }
}

Re-テストを実行し、ロック ロジックをコメントアウトした後、残りの数量はすべて台無しになります。順番に、472,454,452...

以上がRedis分散ロックの実装原理の分析例の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。