분산 잠금 중 최고의 솔루션 - Redisson

Redis에서 분산 잠금을 구현하기 위한 다양한 솔루션이 인터넷에 있는데, 최고의 솔루션은 무엇인가요?

답은 Redisson입니다.

먼저 Redis 공식 웹사이트에서 분산 잠금에 관해 설명하는 내용을 살펴보겠습니다.

그리고 분산 잠금 프레임워크의 Java 버전은 Redisson입니다.

이 실용적인 콘텐츠는 Redisson을 통합하기 위한 내 오픈 소스 프로젝트 PassJava를 기반으로 합니다.

后端、前端、小程序都上传到同一个仓库里面了，大家可以通过 Github 或 码云방문을 담았습니다. 주소는 다음과 같습니다:

Github: https://github.com/Jackson0714/PassJava-Platform

Code Cloud: https://gitee.com/jayh2018/PassJava-Platform

지원 Tutorial: www.passjava.cn

실전 전투에 앞서 먼저 Redisson 사용 원리를 살펴보겠습니다.

1. 레디슨이란?

이전에 Redis를 사용한 적이 있다면 Redisson을 사용하면 Redis를 사용하는 가장 간단하고 편리한 방법을 사용하면 절반의 노력으로 두 배의 결과를 얻을 수 있습니다.

Redisson의 목적은 Redis에 대한 사용자의 우려 분리(Separation of Concern)를 촉진하여 사용자가 비즈니스 로직 처리에 더 집중할 수 있도록 하는 것입니다.

Redisson은 Redis를 기반으로 구현된 Java 인메모리 데이터 그리드(In-Memory Data Grid)입니다.

• Netty 프레임워크: Redisson은 Redis 기본 드라이버 클라이언트 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라 Redis의 다양한 구성에 대한 연결 기능을 제공하고 Redis 명령을 동기화할 수 있는 NIO 기반 Netty 프레임워크를 채택합니다. 전송 기능, 비동기 전송, 비동기 스트림 전송 또는 파이프라인 전송, LUA 스크립트 실행 처리 및 반환된 결과를 처리하는 기능

• 기본 데이터 구조: 기본 RedisHash，List，Set，String，Geo，HyperLogLog等数据结构封装为Java里大家最熟悉的映射（Map），列表（List），集（Set），通用对象桶（Object Bucket），地理空间对象桶（Geospatial Bucket），基数估计算法（HyperLogLog） 및 기타 구조,

• 분산 데이터 구조: 이를 기반으로 분산 다중 값 매핑(Multimap), 로컬 캐시 맵도 제공합니다. (LocalCachedMap), 순서 집합(SortedSet), 점수 정렬 집합(ScoredSortedSet), 사전 정렬 집합(LexSortedSet), 큐(Queue), 차단 큐(Blocking Queue), 경계 차단 큐(Bounded Blocking Queue), double Deque, Blocking Deque , Blocking Fair Queue, Delayed Queue, Bloom Filter, AtomicLong, Atomic Double Precision 부동 소수점 수(AtomicDouble), BitSet 및 Redis가 원래 가지고 있지 않은 기타 분산 데이터 구조.

• 분산 잠금: Redisson은 Redis 문서 잠금이러한 고급 응용 시나리오. 실제로 Redisson은 여기서 멈추지 않고 분산 잠금을 기반으로 MultiLock ), ReadWriteLock(ReadWriteLock), 공정 잠금, RedLock, 세마포, 만료 가능한 세마포어(PermitExpirableSemaphore) 및 래치(CountDownLatch) 이들은 다중 스레드 높은 동시성 애플리케이션에 중요한 기본 구성 요소입니다. Redisson이 분산 시스템 구축을 위한 중요한 도구가 되는 것은 Redis 기반의 고차원 애플리케이션 솔루션 구현을 통해서입니다. Lock这样的更高阶应用场景。事实上Redisson并没有不止步于此，在分布式锁的基础上还提供了联锁（MultiLock），读写锁（ReadWriteLock），公平锁（Fair Lock），红锁（RedLock），信号量（Semaphore），可过期性信号量（PermitExpirableSemaphore）和闭锁（CountDownLatch）这些实际当中对多线程高并发应用至关重要的基本部件。正是通过实现基于Redis的高阶应用方案，使Redisson成为构建分布式系统的重要工具。

• 节点：Redisson作为独立节点可以用于独立执行其他节点发布到分布式执行服务和分布式调度服务

Node: Redisson을 독립 노드로 사용하여 배포 스타일 실행 서비스 및 분산 스케줄링 서비스의 원격 작업

• 2. Redisson 통합
• Spring Boot 통합 Redisson에는 두 가지 솔루션이 있습니다.

프로그래밍 방식 구성.

🎜🎜파일 모드 구성. 🎜🎜🎜🎜이 글에서는 Redisson을 프로그래밍 방식으로 통합하는 방법을 소개합니다. 🎜

2.1 Maven 종속성 소개

passjava-question 마이크로서비스의 pom.xml에 redisson의 Maven 종속성을 소개합니다.

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson -->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.15.5</version>
</dependency>

2.2 Custom 구성 클래스

다음 코드는 단일 노드 Redis의 구성입니다.

@Configuration
public class MyRedissonConfig {
    /**
     * 对 Redisson 的使用都是通过 RedissonClient 对象
     * @return
     * @throws IOException
     */
    @Bean(destroyMethod="shutdown") // 服务停止后调用 shutdown 方法。
    public RedissonClient redisson() throws IOException {
        // 1.创建配置
        Config config = new Config();
        // 集群模式
        // config.useClusterServers().addNodeAddress("127.0.0.1:7004", "127.0.0.1:7001");
        // 2.根据 Config 创建出 RedissonClient 示例。
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

2.3 테스트 구성 클래스

새로운 단위 테스트 메소드를 생성합니다.

@Autowired
RedissonClient redissonClient;

@Test
public void TestRedisson() {
    System.out.println(redissonClient);
}

이 테스트 메소드를 실행하고 redissonClient를 인쇄합니다

org.redisson.Redisson@77f66138

3. 분산 재진입 잠금

3.1 재진입 잠금 테스트

Redisson 분산 재진입 잠금RLockJava 객체 구현java .util.concurrent.locks.Lock인터페이스. 또한 비동기(Async), 반사(Reactive) 및 RxJava2 표준 인터페이스를 제공합니다. RLockJava 对象实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口。同时还提供了异步（Async）、反射式（Reactive）和RxJava2标准的接口。

RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
// 最常见的使用方法
lock.lock();

我们用 passjava 这个开源项目测试下可重入锁的两个点：

• （1）多个线程抢占锁，后面锁需要等待吗？
• （2）如果抢占到锁的线程所在的服务停了，锁会不会被释放？

3.1.1 验证一：可重入锁是阻塞的吗？

为了验证以上两点，我写了个 demo 程序：代码的流程就是设置WuKong-lock

@ResponseBody
@GetMapping("test-lock")
public String TestLock() {
    // 1.获取锁，只要锁的名字一样，获取到的锁就是同一把锁。
    RLock lock = redisson.getLock("WuKong-lock");

    // 2.加锁
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("加锁成功，执行后续代码。线程 ID：" + Thread.currentThread().getId());
        Thread.sleep(10000);
    } catch (Exception e) {
        //TODO
    } finally {
        lock.unlock();
        // 3.解锁
        System.out.println("Finally，释放锁成功。线程 ID：" + Thread.currentThread().getId());
    }

    return "test lock ok";
}

passjava 오픈 소스 프로젝트를 사용하여 재진입 잠금의 두 지점을 테스트합니다:

• (1) 여러 스레드가 잠금을 점유하는 경우 후속 잠금을 기다려야 합니까?

(2) 잠금을 잡은 스레드가 서비스를 중지하면 잠금이 해제되나요?

3.1.1 확인 1: 재진입 잠금이 차단됩니까?

위의 두 가지 사항을 확인하기 위해 데모 프로그램을 작성했습니다. 코드 프로세스는 WuKong -lock은 잠긴 다음 잠그고 스레드 ID를 인쇄하고 10초 동안 기다린 다음 잠금을 해제하고 마지막으로 "test lock ok"라는 응답을 반환합니다.

http://localhost:11000/question/v1/redisson/test/test-lock

먼저 첫 번째 지점을 확인하고 두 개의 http 요청을 사용하여 선점 잠금을 테스트합니다. 🎜🎜요청 URL: 🎜

http://localhost:11000/question/v1/redisson/test/test-lock

第一个线程对应的线程 ID 为 86，10秒后，释放锁。在这期间，第二个线程需要等待锁释放。

第一个线程释放锁之后，第二个线程获取到了锁，10 秒后，释放锁。

画了一个流程图，帮助大家理解。如下图所示：

• 第一步：线程 A 在 0 秒时，抢占到锁，0.1 秒后，开始执行等待 10 s。
• 第二步：线程 B 在 0.1 秒尝试抢占锁，未能抢到锁（被 A 抢占了）。
• 第三步：线程 A 在 10.1 秒后，释放锁。
• 第四步：线程 B 在 10.1 秒后抢占到锁，然后等待 10 秒后释放锁。

由此可以得出结论，Redisson 的可重入锁（lock）是阻塞其他线程的，需要等待其他线程释放的。

3.1.2 验证二：服务停了，锁会释放吗？

如果线程 A 在等待的过程中，服务突然停了，那么锁会释放吗？如果不释放的话，就会成为死锁，阻塞了其他线程获取锁。

我们先来看下线程 A 的获取锁后的，Redis 客户端查询到的结果，如下图所示：

WuKong-lock 有值，而且大家可以看到 TTL 在不断变小，说明 WuKong-lock 是自带过期时间的。

通过观察，经过 30 秒后，WuKong-lock 过期消失了。说明 Redisson 在停机后，占用的锁会自动释放。

那这又是什么原理呢？这里就要提一个概念了，看门狗。

3.2 看门狗原理

如果负责储存这个分布式锁的 Redisson 节点宕机以后，而且这个锁正好处于锁住的状态时，这个锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生，Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗，它的作用是在Redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期。

默认情况下，看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟，也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

如果我们未制定 lock 的超时时间，就使用 30 秒作为看门狗的默认时间。只要占锁成功，就会启动一个定时任务：每隔 10 秒重新给锁设置过期的时间，过期时间为 30 秒。

如下图所示：

看门狗原理图-1

当服务器宕机后，因为锁的有效期是 30 秒，所以会在 30 秒内自动解锁。（30秒等于宕机之前的锁占用时间+后续锁占用的时间）。

如下图所示：

看门狗原理图-2

3.3 设置锁过期时间

我们也可以通过给锁设置过期时间，让其自动解锁。

如下所示，设置锁 8 秒后自动过期。

lock.lock(8, TimeUnit.SECONDS);

如果业务执行时间超过 8 秒，手动释放锁将会报错，如下图所示：

所以我们如果设置了锁的自动过期时间，则执行业务的时间一定要小于锁的自动过期时间，否则就会报错。

四、王者方案

上一篇我讲解了分布式锁的五种方案：Redis 分布式锁｜从青铜到钻石的五种演进方案，这一篇主要是讲解如何用 Redisson 在 Spring Boot 项目中实现分布式锁的方案。

因为 Redisson 非常强大，实现分布式锁的方案非常简洁，所以称作王者方案。

原理图如下：

代码如下所示：

// 1.设置分布式锁
RLock lock = redisson.getLock("lock");
// 2.占用锁
lock.lock();
// 3.执行业务
...
// 4.释放锁
lock.unlock();

和之前 Redis 的方案相比，简洁很多。

下面讲解下 Redisson 的其他几种分布式锁，相信大家在以后的项目中也会用到。

五、分布式读写锁

基于 Redis 的 Redisson 分布式可重入读写锁RReadWriteLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock接口。其中读锁和写锁都继承了 RLock接口。

写锁是一个排他锁（互斥锁），读锁是一个共享锁。

• 读锁 + 读锁：相当于没加锁，可以并发读。
• 读锁 + 写锁：写锁需要等待读锁释放锁。
• 写锁 + 写锁：互斥，需要等待对方的锁释放。
• 写锁 + 读锁：读锁需要等待写锁释放。

示例代码如下：

RReadWriteLock rwlock = redisson.getReadWriteLock("anyRWLock");
// 最常见的使用方法
rwlock.readLock().lock();
// 或
rwlock.writeLock().lock();

另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

// 10秒钟以后自动解锁
// 无需调用unlock方法手动解锁
rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);

// 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
boolean res = rwlock.readLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
boolean res = rwlock.writeLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
...
lock.unlock();

六、分布式信号量

基于Redis的Redisson的分布式信号量（Semaphore）Java对象RSemaphore采用了与java.util.concurrent.Semaphore相似的接口和用法。同时还提供了异步（Async）、反射式（Reactive）和RxJava2标准的接口。

关于信号量的使用大家可以想象一下这个场景，有三个停车位，当三个停车位满了后，其他车就不停了。可以把车位比作信号，现在有三个信号，停一次车，用掉一个信号，车离开就是释放一个信号。

我们用 Redisson 来演示上述停车位的场景。

先定义一个占用停车位的方法：

/**
* 停车，占用停车位
* 总共 3 个车位
*/
@ResponseBody
@RequestMapping("park")
public String park() throws InterruptedException {
  // 获取信号量（停车场）
  RSemaphore park = redisson.getSemaphore("park");
  // 获取一个信号（停车位）
  park.acquire();

  return "OK";
}

再定义一个离开车位的方法：

/**
 * 释放车位
 * 总共 3 个车位
 */
@ResponseBody
@RequestMapping("leave")
public String leave() throws InterruptedException {
    // 获取信号量（停车场）
    RSemaphore park = redisson.getSemaphore("park");
    // 释放一个信号（停车位）
    park.release();

    return "OK";
}

为了简便，我用 Redis 客户端添加了一个 key：“park”，值等于 3，代表信号量为 park，总共有三个值。

然后用 postman 发送 park 请求占用一个停车位。

그런 다음 redis 클라이언트에서 park 값을 확인하고 2로 변경된 것을 확인하세요. 계속해서 두 번 호출하면 공원이 0이라는 것을 알 수 있습니다. 네 번째 호출하면 요청이 等待中에 있다는 것을 알 수 있으며 이는 주차 공간이 충분하지 않음을 나타냅니다. 차단을 방지하려면 tryAcquire 또는 tryAcquireAsync를 사용할 수 있습니다.

이후 주차 공간에서 나가는 메소드를 호출하면 park의 값이 1로 변경되어 주차 공간이 1개 남았다는 의미입니다.

Note: 릴리스 세마포어 작업을 여러 번 실행하면 남은 세마포어가 3 이후에 제한되지 않고 계속 증가합니다.

기타 분산 잠금:

• Fair 잠금

• MultiLock

• RedLock

• 읽기-쓰기 잠금 ( ReadWriteLock)

• 만료 가능한 세마포어(PermitExpirableSemaphore )

• Latch(CountDownLatch)

및 기타 분산 잠금은 이 기사에서 확장되지 않습니다. 관심 있는 학생들은 공식 문서를 볼 수 있습니다.

위 내용은 분산 잠금 중 최고의 솔루션 - Redisson의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!