聊聊Redis中怎麼實現支援幾乎所有加鎖場景的分散式鎖

這篇文章跟大家介紹一下Redis分散式鎖的實作方法，希望對大家有幫助！

Hello 大家好，今天跟大家分享redisson實現的多類型鎖定、支援幾乎所有加鎖場景的redis分散式鎖的實現，還支援小型MQ和redis的各種數據操作。 【相關推薦：Redis影片教學】

理論部分

在先前的文章中，介紹了透過redis實現分佈鎖定的兩種方式，分別是：

• 透過redis自帶的指令：setNX

• 透過redis的客戶端：redisson

#作者更推薦使用redisson客戶端的方式，因為redisson支援更多的鎖類型，譬如聯鎖、紅鎖、讀寫鎖、公平鎖等，而且redisson的實現更加簡單，開發者只需要呼叫回應的API即可，無需關心底層加鎖的過程和解鎖的原子性問題。

在Redis分散式鎖定中，列出了redisson對於多種的鎖類型的簡單實現，即編程式實現。這樣的實現完全能夠滿足我們的日常開發需求，但是缺點也很明顯。

譬如：

• 程式碼嵌入較多，不夠優雅
• 重複程式碼
• 對鎖的參數運用不直覺
• 容易忘記解鎖的步驟

使用過Spring的同學，肯定都知道@Transactional註解，Spring即支援編程式事務，也支援註解式（聲明式）事務。

我們是否也可以參考這樣的實作呢？

答案是：完全OK！

AOP就是專門做這種事的。

實戰部分

1、引入redisson依賴

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.16.2</version>
</dependency>Copy to clipboardErrorCopied

2、自訂註解

#

/**
 * 分布式锁自定义注解
 */
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Lock {

    /**
     * 锁的模式：如果不设置自动模式，当参数只有一个.使用 REENTRANT 参数多个 MULTIPLE
     */
    LockModel lockModel() default LockModel.AUTO;

    /**
     * 如果keys有多个，如果不设置，则使用 联锁
     *
     * @return
     */
    String[] keys() default {};

    /**
     * key的静态常量：当key的spel的值是LIST、数组时使用+号连接将会被spel认为这个变量是个字符串，只能产生一把锁，达不到我们的目的，
     * 而我们如果又需要一个常量的话。这个参数将会在拼接在每个元素的后面
     *
     * @return
     */
    String keyConstant() default "";

    /**
     * 锁超时时间,默认30000毫秒(可在配置文件全局设置)
     *
     * @return
     */
    long watchDogTimeout() default 30000;

    /**
     * 等待加锁超时时间，默认10000毫秒 -1 则表示一直等待(可在配置文件全局设置)
     *
     * @return
     */
    long attemptTimeout() default 10000;
}

3、常數類別

/**
 * Redisson常量类
 */
public class RedissonConst {
    /**
     * redisson锁默认前缀
     */
    public static final String REDISSON_LOCK = "redisson:lock:";
    /**
     * spel表达式占位符
     */
    public static final String PLACE_HOLDER = "#";
}

4、列舉

/**
 * 锁的模式
 */
public enum LockModel {
    /**
     * 可重入锁
     */
    REENTRANT,
    /**
     * 公平锁
     */
    FAIR,
    /**
     * 联锁
     */
    MULTIPLE,
    /**
     * 红锁
     */
    RED_LOCK,
    /**
     * 读锁
     */
    READ,
    /**
     * 写锁
     */
    WRITE,
    /**
     * 自动模式，当参数只有一个使用 REENTRANT 参数多个 RED_LOCK
     */
    AUTO
}

5、自訂例外狀況

/**
 * 分布式锁异常
 */
public class ReddissonException extends RuntimeException {

    public ReddissonException() {
    }

    public ReddissonException(String message) {
        super(message);
    }

    public ReddissonException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    public ReddissonException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }

    public ReddissonException(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) {
        super(message, cause, enableSuppression, writableStackTrace);
    }
}

6、AOP切面

   /**
 * 分布式锁aop
 */
@Slf4j
@Aspect
public class LockAop {

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    @Autowired
    private RedissonProperties redissonProperties;

    @Autowired
    private LockStrategyFactory lockStrategyFactory;

    @Around("@annotation(lock)")
    public Object aroundAdvice(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint, Lock lock) throws Throwable {
        // 需要加锁的key数组
        String[] keys = lock.keys();
        if (ArrayUtil.isEmpty(keys)) {
            throw new ReddissonException("redisson lock keys不能为空");
        }
        // 获取方法的参数名
        String[] parameterNames = new LocalVariableTableParameterNameDiscoverer().getParameterNames(((MethodSignature) proceedingJoinPoint.getSignature()).getMethod());
        Object[] args = proceedingJoinPoint.getArgs();
        // 等待锁的超时时间
        long attemptTimeout = lock.attemptTimeout();
        if (attemptTimeout == 0) {
            attemptTimeout = redissonProperties.getAttemptTimeout();
        }
        // 锁超时时间
        long lockWatchdogTimeout = lock.watchdogTimeout();
        if (lockWatchdogTimeout == 0) {
            lockWatchdogTimeout = redissonProperties.getLockWatchdogTimeout();
        }
        // 加锁模式
        LockModel lockModel = getLockModel(lock, keys);
        if (!lockModel.equals(LockModel.MULTIPLE) && !lockModel.equals(LockModel.RED_LOCK) && keys.length > 1) {
            throw new ReddissonException("参数有多个，锁模式为->" + lockModel.name() + "，无法匹配加锁");
        }
        log.info("锁模式->{}，等待锁定时间->{}毫秒，锁定最长时间->{}毫秒", lockModel.name(), attemptTimeout, lockWatchdogTimeout);
        boolean res = false;
        // 策略模式获取redisson锁对象
        RLock rLock = lockStrategyFactory.createLock(lockModel, keys, parameterNames, args, lock.keyConstant(), redissonClient);
        //执行aop
        if (rLock != null) {
            try {
                if (attemptTimeout == -1) {
                    res = true;
                    //一直等待加锁
                    rLock.lock(lockWatchdogTimeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
                } else {
                    res = rLock.tryLock(attemptTimeout, lockWatchdogTimeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
                }
                if (res) {
                    return proceedingJoinPoint.proceed();
                } else {
                    throw new ReddissonException("获取锁失败");
                }
            } finally {
                if (res) {
                    rLock.unlock();
                }
            }
        }
        throw new ReddissonException("获取锁失败");
    }

    /**
     * 获取加锁模式
     *
     * @param lock
     * @param keys
     * @return
     */
    private LockModel getLockModel(Lock lock, String[] keys) {
        LockModel lockModel = lock.lockModel();
        // 自动模式：优先匹配全局配置，再判断用红锁还是可重入锁
        if (lockModel.equals(LockModel.AUTO)) {
            LockModel globalLockModel = redissonProperties.getLockModel();
            if (globalLockModel != null) {
                lockModel = globalLockModel;
            } else if (keys.length > 1) {
                lockModel = LockModel.RED_LOCK;
            } else {
                lockModel = LockModel.REENTRANT;
            }
        }
        return lockModel;
    }
}

這裡使用了策略模式來對不同的鎖定類型提供實作。

7、鎖定策略的實作

先定義鎖定策略的抽象基底類別（也可以用介面） ：

/**
 * 锁策略抽象基类
 */
@Slf4j
abstract class LockStrategy {

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    /**
     * 创建RLock
     *
     * @param keys
     * @param parameterNames
     * @param args
     * @param keyConstant
     * @return
     */
    abstract RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient);

    /**
     * 获取RLock
     *
     * @param keys
     * @param parameterNames
     * @param args
     * @param keyConstant
     * @return
     */
    public RLock[] getRLocks(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant) {
        List<RLock> rLocks = new ArrayList<>();
        for (String key : keys) {
            List<String> valueBySpel = getValueBySpel(key, parameterNames, args, keyConstant);
            for (String s : valueBySpel) {
                rLocks.add(redissonClient.getLock(s));
            }
        }
        RLock[] locks = new RLock[rLocks.size()];
        int index = 0;
        for (RLock r : rLocks) {
            locks[index++] = r;
        }
        return locks;
    }

    /**
     * 通过spring Spel 获取参数
     *
     * @param key            定义的key值 以#开头 例如:#user
     * @param parameterNames 形参
     * @param args           形参值
     * @param keyConstant    key的常亮
     * @return
     */
    List<String> getValueBySpel(String key, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant) {
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        if (!key.contains(PLACE_HOLDER)) {
            String s = REDISSON_LOCK + key + keyConstant;
            log.info("没有使用spel表达式value->{}", s);
            keys.add(s);
            return keys;
        }
        // spel解析器
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
        // spel上下文
        EvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
        for (int i = 0; i < parameterNames.length; i++) {
            context.setVariable(parameterNames[i], args[i]);
        }
        Expression expression = parser.parseExpression(key);
        Object value = expression.getValue(context);
        if (value != null) {
            if (value instanceof List) {
                List valueList = (List) value;
                for (Object o : valueList) {
                    keys.add(REDISSON_LOCK + o.toString() + keyConstant);
                }
            } else if (value.getClass().isArray()) {
                Object[] objects = (Object[]) value;
                for (Object o : objects) {
                    keys.add(REDISSON_LOCK + o.toString() + keyConstant);
                }
            } else {
                keys.add(REDISSON_LOCK + value.toString() + keyConstant);
            }
        }
        log.info("spel表达式key={},value={}", key, keys);
        return keys;
    }
}

再提供各種鎖定模式的具體實作：

• #可重入鎖定：

/**
 * 可重入锁策略
 */
public class ReentrantLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        List<String> valueBySpel = getValueBySpel(keys[0], parameterNames, args, keyConstant);
        //如果spel表达式是数组或者集合 则使用红锁
        if (valueBySpel.size() == 1) {
            return redissonClient.getLock(valueBySpel.get(0));
        } else {
            RLock[] locks = new RLock[valueBySpel.size()];
            int index = 0;
            for (String s : valueBySpel) {
                locks[index++] = redissonClient.getLock(s);
            }
            return new RedissonRedLock(locks);
        }
    }
}

• 公平鎖定：

/**
 * 公平锁策略
 */
public class FairLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        return redissonClient.getFairLock(getValueBySpel(keys[0], parameterNames, args, keyConstant).get(0));
    }
}

• 聯鎖

/**
 * 联锁策略
 */
public class MultipleLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        RLock[] locks = getRLocks(keys, parameterNames, args, keyConstant);
        return new RedissonMultiLock(locks);
    }
}

• 紅鎖

/**
 * 红锁策略
 */
public class RedLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        RLock[] locks = getRLocks(keys, parameterNames, args, keyConstant);
        return new RedissonRedLock(locks);
    }
}

• 讀取鎖定

#

/**
 * 读锁策略
 */
public class ReadLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        RReadWriteLock rwLock = redissonClient.getReadWriteLock(getValueBySpel(keys[0], parameterNames, args, keyConstant).get(0));
        return rwLock.readLock();
    }
}

• 寫鎖定

/**
 * 写锁策略
 */
public class WriteLockStrategy extends LockStrategy {

    @Override
    public RLock createLock(String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        RReadWriteLock rwLock = redissonClient.getReadWriteLock(getValueBySpel(keys[0], parameterNames, args, keyConstant).get(0));
        return rwLock.writeLock();
    }
}

最後提供一個策略工廠

初始化鎖定策略：###

/**
 * 锁的策略工厂
 */
@Service
public class LockStrategyFactory {

    private LockStrategyFactory() {
    }

    private static final Map<LockModel, LockStrategy> STRATEGIES = new HashMap<>(6);

    static {
        STRATEGIES.put(LockModel.FAIR, new FairLockStrategy());
        STRATEGIES.put(LockModel.REENTRANT, new ReentrantLockStrategy());
        STRATEGIES.put(LockModel.RED_LOCK, new RedLockStrategy());
        STRATEGIES.put(LockModel.READ, new ReadLockStrategy());
        STRATEGIES.put(LockModel.WRITE, new WriteLockStrategy());
        STRATEGIES.put(LockModel.MULTIPLE, new MultipleLockStrategy());
    }

    public RLock createLock(LockModel lockModel, String[] keys, String[] parameterNames, Object[] args, String keyConstant, RedissonClient redissonClient) {
        return STRATEGIES.get(lockModel).createLock(keys, parameterNames, args, keyConstant, redissonClient);
    }
}

###8、使用方式###

    @Lock(keys = "#query.channel") // 支持spel
    @ApiOperation("分页列表")
    @GetMapping
    public ApiPageResult list(VendorProjectItemQuery query, Pagination pagination) {
        return ApiPageResult.success(pagination, vendorProjectItemService.list(query, pagination), vendorProjectItemService.count(query));
    }

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