Redis 낙관적 잠금 및 비관적 잠금을 사용하는 방법

Concept

Redis는 문자열, 해시, 목록 등을 포함한 다양한 데이터 구조를 지원하는 메모리 내 키-값 저장 시스템입니다. Redis는 낙관적 잠금과 비관적 잠금이라는 두 가지 잠금 메커니즘을 제공합니다.

Optimistic lock

Optimistic lock은 대부분의 경우 데이터가 다른 스레드에 의해 점유되지 않을 것이라고 믿기 때문에 데이터를 수정해야 할 때마다 잠금을 획득하지 않고 직접 획득합니다. . 개정하다. Redis에서는 WATCH 및 CAS 명령을 통해 낙관적 잠금을 구현할 수 있습니다. WATCH 명령은 하나 이상의 키를 모니터링하는 데 사용되고 CAS 명령은 키 값을 확인하고 업데이트하는 데 사용됩니다.

예를 들어 키 이름 카운터가 있는 카운터가 있는 경우 여러 클라이언트가 해당 카운터에서 작업해야 합니다. 낙관적 잠금을 사용하면 WATCH 명령

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

을 실행하여 각 클라이언트 작업 전에 카운터 키를 모니터링할 수 있습니다. 그런 다음 EXEC 명령이 실행되기 전에 GET 명령을 사용하여 카운터 키 값을 다시 가져와 이전과 비교할 수 있습니다. 얻은 값을 비교합니다. 값이 동일하면 해당 기간 동안 다른 클라이언트가 카운터 키를 수정하지 않았음을 의미하며 이때 CAS 명령을 사용하여 카운터 키에 새 값을 설정할 수 있습니다. 값이 다르다면 해당 기간 동안 다른 클라이언트가 카운터 키를 수정했다는 의미이므로 해당 작업을 다시 수행해야 합니다.

GET counter

비관적 잠금

비관적 잠금은 대부분의 경우 다른 스레드가 데이터를 차지할 것이라고 믿기 때문에 데이터를 수정해야 할 때마다 먼저 잠금을 획득하여 이를 보장합니다. 다른 스레드가 이 데이터에 액세스할 수 있습니다. Redis에서는 하나 이상의 키를 모니터링할 수 있는 WATCH 명령을 통해 비관적 잠금을 구현할 수 있습니다. 트랜잭션 실행 중에 모니터링되는 키 값이 변경되면 전체 트랜잭션이 롤백됩니다.

그래도 위의 예

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

트랜잭션 실행 중에 다른 클라이언트가 카운터 키를 수정하면 전체 트랜잭션이 롤백되어 다시 실행되어야 합니다.

비관적 잠금은 데이터 일관성의 이점을 보장할 수 있지만 잠금을 먼저 획득해야 하므로 스레드 차단이 발생하여 동시성 성능에 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있습니다.

Optimistic Lock 예시

사용자가 상품을 구매할 수 있는 전자상거래 플랫폼이 있다고 가정해 보겠습니다. 제품 재고의 일관된 감소를 보장하기 위해 Redis의 낙관적 잠금 메커니즘을 사용하여 이를 달성할 수 있습니다.

먼저 해시 데이터 구조를 사용하여 Redis에 각 항목의 인벤토리 정보를 저장해야 합니다. 예:

그런 다음 비즈니스 로직에서 사용자가 항목을 구매할 때 다음 단계를 수행해야 합니다.

• stock:sku001과 같은 제품 재고 키를 모니터링하려면 WATCH 명령을 사용하세요.

• 현재 제품 재고 수량을 얻으려면 GET 명령을 사용하세요.

• 제품 재고가 충분한지 확인하세요.

• 새 재고 수량을 계산하고 MULTI 명령을 사용하여 트랜잭션을 시작합니다.

• HSET 명령을 사용하여 Redis에 새 재고 수량을 저장합니다. 실행 중에 다른 클라이언트가 제품 인벤토리를 수정하면 트랜잭션이 롤백되어 다시 실행되어야 합니다.

• 다음은 Spring Boot를 사용하여 구현한 샘플 코드입니다.

  @Service
  public class OrderService {
      private final RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate;
  
      @Autowired
      public OrderService(RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate) {
          this.redisTemplate = redisTemplate;
      }
  
      public void placeOrder(String sku, int quantity) {
          String stockKey = "stock:" + sku;
          while (true) {
              // 监视商品库存键，以便在事务开始前检测是否有其他客户端修改了库存
              redisTemplate.watch(stockKey);
              // 获取当前库存数量
              int currentStock = redisTemplate.opsForHash().get(stockKey, sku);
              // 检查库存是否足够
              if (currentStock < quantity) {
                  // 库存不足，放弃事务并抛出异常
                  redisTemplate.unwatch();
                  throw new RuntimeException("Out of stock");
              }
              // 计算新的库存数量
              int newStock = currentStock - quantity;
              // 开始事务
              redisTemplate.multi();
              // 更新库存数量
              redisTemplate.opsForHash().put(stockKey, sku, newStock);
              // 提交事务
              List<Object> results = redisTemplate.exec();
              // 如果事务执行成功，则退出循环
              if (results != null) {
                  break;
              }
              // 如果事务执行失败，则重试
          }
      }
  }

위 코드에서는 RedisTemplate을 사용하여 Redis를 운영하는데 watch 메소드는 제품 인벤토리 키를 모니터링하고 opsForHash 메소드는 사용합니다. 제품 재고 값을 얻고 수정하며, 트랜잭션을 시작하고 커밋하는 데 다중 및 실행 방법이 사용됩니다.

비관적 잠금 예

Redis는 낙관적 잠금 외에도 비관적 잠금도 지원하는데, 이는 NX(존재하지 않음) 또는 XX(존재) 플래그를 설정하여 달성할 수 있습니다. 예를 들어 NX 플래그가 true로 설정된 경우 잠금이 없으면 OK가 반환되고 잠금이 생성됩니다. 잠금이 이미 있으면 null이 반환되어 잠금 획득에 실패했음을 나타냅니다. 반대로 XX 플래그가 true로 설정된 경우 잠금이 이미 존재하면 OK가 반환되어 잠금 획득이 성공했음을 나타내며 잠금이 존재하지 않으면 null이 반환되어 잠금 획득이 실패했음을 나타냅니다. .

다음은 Spring Boot를 사용하여 구현한 비관적 잠금 예제 코드입니다.

@Service
public class OrderService {
    private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @Autowired
    public OrderService(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }

    public void placeOrder(String sku, int quantity) {
        String lockKey = "lock:" + sku;
        // 尝试获取锁，如果锁已经存在，说明有其他线程正在执行相关操作
        Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked");
        if (!locked) {
            // 获取锁失败，抛出异常
            throw new RuntimeException("Unable to acquire lock");
        }
        // 设置锁的过期时间，防止锁被一直占用
        redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);
        try {
            // 执行订单创建、扣减库存等操作
        } finally {
            // 释放锁
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

위 코드에서는 setIfAbsent 메서드를 사용하여 잠금을 획득하려고 시도했습니다. 잠금이 이미 존재하는 경우 다른 스레드가 관련 작업을 수행하고 있음을 의미합니다. , 이때는 잠금 획득 실패를 나타내는 false가 반환되고, 그렇지 않으면 잠금 획득 성공을 나타내는 true가 반환됩니다. 먼저 잠금을 획득한 다음 잠금 만료 시간을 설정하고 해당 작업을 수행한 다음 마지막으로 잠금을 해제합니다.

위 내용은 Redis 낙관적 잠금 및 비관적 잠금을 사용하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!