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redis乐观锁与悲观锁怎么使用

王林
王林转载
2023-05-28 17:58:092141浏览

概念

Redis是一种内存中的键值存储系统,它支持多种数据结构,包括字符串、哈希、列表等。Redis提供了两种锁机制,即乐观锁和悲观锁。

乐观锁

乐观锁是一种乐观的并发控制策略,它认为数据在大多数情况下不会被其他线程占用,因此每次需要修改数据时,都不会获取锁,而是直接进行修改。在Redis中,可以通过WATCH和CAS命令来实现乐观锁,WATCH命令用于监视一个或多个键,CAS命令用于检查并更新键的值。

举个例子,如果存在一个计数器的键名为counter,多个客户端都需要对其进行操作。可以使用乐观锁的方式,通过执行WATCH命令来在每个客户端操作之前监视counter键

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

然后,在EXEC命令执行之前,使用GET命令再次获取counter键的值,并将其与之前获取的值进行比较。如果值相等,就说明期间没有其他客户端对counter键进行了修改,此时可以使用CAS命令将新值设置到counter键中。如果值不同,则表示在这期间其他客户端修改了计数器键,需要重新执行操作。

GET counter

悲观锁

悲观锁是一种悲观的并发控制策略,它认为数据在大多数情况下都会被其他线程占用,因此每次需要修改数据时,都会先获取锁,确保在修改期间没有其他线程可以访问该数据。在Redis中,可以通过WATCH命令来实现悲观锁,该命令可以监视一个或多个键,如果在事务执行期间有任何被监视键的值发生了变化,整个事务会被回滚。

还是上文的例子

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

如果在执行事务期间,有其他客户端修改了counter键,那么整个事务会被回滚,需要重新执行。

悲观锁虽然能保证数据一致性的优点,但其缺点在于需要先获取锁,这可能造成线程阻塞,进而影响并发性能。

乐观锁示例

假设有一个电商平台,用户可以在平台上购买商品。为了确保商品库存的减少是一致的,可以利用Redis的乐观锁机制来实现。

首先,我们需要在Redis中保存每个商品的库存信息,使用hash数据结构来保存,例如:

然后,在业务逻辑中,当用户购买一个商品时,需要执行以下步骤:

  • 使用WATCH命令监视商品库存键,例如stock:sku001;

  • 使用GET命令获取当前商品库存数量;

  • 检查商品库存是否足够,如果不足,直接返回错误信息;

  • 计算新的库存数量,并使用MULTI命令开启一个事务;

  • 使用HSET命令将新的库存数量保存到Redis中;

  • 执行事务,如果在执行期间有其他客户端修改了商品库存,会回滚事务,需要重新执行。

下面是使用Spring Boot实现的示例代码:

@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
        }
    }
}

在上面的代码中,我们使用RedisTemplate来操作Redis,其中watch方法用于监视商品库存键,opsForHash方法用于获取和修改商品库存的值,multi和exec方法用于开启和提交事务。

悲观锁示例

除了乐观锁,Redis还支持悲观锁,可以通过设置NX(Not Exist)或XX(Exist)标志来实现。例如,当NX标志设置为true时,如果锁不存在,会返回OK,并创建一个锁;如果锁已经存在,会返回null,表示获取锁失败。反之,当XX标志设置为true时,如果锁已经存在,会返回OK,表示获取锁成功;如果锁不存在,会返回null,表示获取锁失败。

下面是使用Spring Boot实现的悲观锁示例代码:

@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);
        }
    }
}

在上面的代码中,我们使用setIfAbsent方法来尝试获取锁,如果锁已经存在,说明其他线程正在执行相关操作,此时会返回false,表示获取锁失败;否则,会返回true,表示获取锁成功。我们会先获取锁,然后设置锁的过期时间并执行相应的操作,最后释放锁。

以上是redis乐观锁与悲观锁怎么使用的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

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