Redis实现分布式锁的几种方法总结

Redis实现分布式锁
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* 在集群等多服务器中经常使用到同步处理一下业务，这是普通的事务是满足不了业务需求，需要分布式锁
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* 分布式锁的常用3种实现：
*        0.数据库乐观锁实现
*        1.Redis实现  --- 使用redis的setnx()、get()、getset()方法，用于分布式锁，解决死锁问题
*        2.Zookeeper实现
*           参考：http://surlymo.iteye.com/blog/2082684
*              //www.zyiz.net/article/103617.htm
*              http://www.hollischuang.com/archives/1716?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
*          1、实现原理：
基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁，其主要逻辑如下（该图来自于IBM网站）。大致思想即为：每个客户端对某个功能加锁时，在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。
2、优点
锁安全性高，zk可持久化
3、缺点
性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。
4、实现
可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁
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* Redis实现分布式锁的原理：
*  1.通过setnx(lock_timeout)实现，如果设置了锁返回1， 已经有值没有设置成功返回0
*  2.死锁问题：通过实践来判断是否过期，如果已经过期，获取到过期时间get(lockKey)，然后getset(lock_timeout)判断是否和get相同，
*   相同则证明已经加锁成功，因为可能导致多线程同时执行getset(lock_timeout)方法，这可能导致多线程都只需getset后，对于判断加锁成功的线程，
*   再加expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS)过期时间，防止多个线程同时叠加时间，导致锁时效时间翻倍
*  3.针对集群服务器时间不一致问题，可以调用redis的time()获取当前时间

package com.jay.service.redis; 
 
/** 
 * Redis分布式锁接口 
 * Created by hetiewei on 2017/4/7. 
 */ 
public interface RedisDistributionLock { 
  /** 
   * 加锁成功，返回加锁时间 
   * @param lockKey 
   * @param threadName 
   * @return 
   */ 
  public long lock(String lockKey, String threadName); 
 
  /** 
   * 解锁， 需要更新加锁时间，判断是否有权限 
   * @param lockKey 
   * @param lockValue 
   * @param threadName 
   */ 
  public void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName); 
 
  /** 
   * 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！ 
   * @return 
   */ 
  public long currtTimeForRedis(); 
} 

package com.jay.service.redis.impl; 
 
import com.jay.service.redis.RedisDistributionLock; 
import org.slf4j.Logger; 
import org.slf4j.LoggerFactory; 
import org.springframework.dao.DataAccessException; 
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection; 
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback; 
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate; 
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer; 
 
import java.util.concurrent.TimeUnit; 
 
/** 
 * Created by hetiewei on 2017/4/7. 
 */ 
public class RedisLockImpl implements RedisDistributionLock { 
 
  //加锁超时时间，单位毫秒， 即：加锁时间内执行完操作，如果未完成会有并发现象 
  private static final long LOCK_TIMEOUT = 5*1000; 
 
  private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RedisLockImpl.class); 
 
  private StringRedisTemplate redisTemplate; 
 
  public RedisLockImpl(StringRedisTemplate redisTemplate) { 
    this.redisTemplate = redisTemplate; 
  } 
 
  /** 
   * 加锁 
   * 取到锁加锁，取不到锁一直等待知道获得锁 
   * @param lockKey 
   * @param threadName 
   * @return 
   */ 
  @Override 
  public synchronized long lock(String lockKey, String threadName) { 
    LOG.info(threadName+"开始执行加锁"); 
    while (true){ //循环获取锁 
      //锁时间 
      Long lock_timeout = currtTimeForRedis()+ LOCK_TIMEOUT +1; 
      if (redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() { 
        @Override 
        public Boolean doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { 
          //定义序列化方式 
          RedisSerializer<String> serializer = redisTemplate.getStringSerializer(); 
          byte[] value = serializer.serialize(lock_timeout.toString()); 
          boolean flag = redisConnection.setNX(lockKey.getBytes(), value); 
          return flag; 
        } 
      })){ 
        //如果加锁成功 
        LOG.info(threadName +"加锁成功 ++++ 111111"); 
        //设置超时时间，释放内存 
        redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); 
        return lock_timeout; 
      }else { 
        //获取redis里面的时间 
        String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); 
        Long currt_lock_timeout_str = result==null?null:Long.parseLong(result); 
        //锁已经失效 
        if (currt_lock_timeout_str != null && currt_lock_timeout_str < System.currentTimeMillis()){ 
          //判断是否为空，不为空时，说明已经失效，如果被其他线程设置了值，则第二个条件判断无法执行 
          //获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间 
          Long old_lock_timeout_Str = Long.valueOf(redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, lock_timeout.toString())); 
          if (old_lock_timeout_Str != null && old_lock_timeout_Str.equals(currt_lock_timeout_str)){ 
            //多线程运行时，多个线程签好都到了这里，但只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利获取锁 
            LOG.info(threadName + "加锁成功 ++++ 22222"); 
            //设置超时间，释放内存 
            redisTemplate.expire(lockKey, LOCK_TIMEOUT, TimeUnit.MILLISECONDS); 
 
            //返回加锁时间 
            return lock_timeout; 
          } 
        } 
      } 
 
      try { 
        LOG.info(threadName +"等待加锁， 睡眠100毫秒"); 
//        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100); 
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); 
      } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace(); 
      } 
    } 
  } 
 
  /** 
   * 解锁 
   * @param lockKey 
   * @param lockValue 
   * @param threadName 
   */ 
  @Override 
  public synchronized void unlock(String lockKey, long lockValue, String threadName) { 
    LOG.info(threadName + "执行解锁==========");//正常直接删除 如果异常关闭判断加锁会判断过期时间 
    //获取redis中设置的时间 
    String result = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey); 
    Long currt_lock_timeout_str = result ==null?null:Long.valueOf(result); 
 
    //如果是加锁者，则删除锁， 如果不是，则等待自动过期，重新竞争加锁 
    if (currt_lock_timeout_str !=null && currt_lock_timeout_str == lockValue){ 
      redisTemplate.delete(lockKey); 
      LOG.info(threadName + "解锁成功------------------"); 
    } 
  } 
 
  /** 
   * 多服务器集群，使用下面的方法，代替System.currentTimeMillis()，获取redis时间，避免多服务的时间不一致问题！！！ 
   * @return 
   */ 
  @Override 
  public long currtTimeForRedis(){ 
    return redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() { 
      @Override 
      public Long doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException { 
        return redisConnection.time(); 
      } 
    }); 
  } 
 
} 

@RestController 
@RequestMapping("/distribution/redis") 
public class RedisLockController { 
 
  private static final String LOCK_NO = "redis_distribution_lock_no_"; 
 
  private static int i = 0; 
 
  private ExecutorService service; 
 
  @Autowired 
  private StringRedisTemplate redisTemplate; 
 
  /** 
   * 模拟1000个线程同时执行业务，修改资源 
   * 
   * 使用线程池定义了20个线程 
   * 
   */ 
  @GetMapping("lock1") 
  public void testRedisDistributionLock1(){ 
 
    service = Executors.newFixedThreadPool(20); 
 
    for (int i=0;i<1000;i++){ 
      service.execute(new Runnable() { 
        @Override 
        public void run() { 
          task(Thread.currentThread().getName()); 
        } 
      }); 
    } 
 
  } 
 
  @GetMapping("/{key}") 
  public String getValue(@PathVariable("key") String key){ 
    Serializable result = redisTemplate.opsForValue().get(key); 
    return result.toString(); 
  } 
 
  private void task(String name) { 
//    System.out.println(name + "任务执行中"+(i++)); 
 
    //创建一个redis分布式锁 
    RedisLockImpl redisLock = new RedisLockImpl(redisTemplate); 
    //加锁时间 
    Long lockTime; 
    if ((lockTime = redisLock.lock((LOCK_NO+1)+"", name))!=null){ 
      //开始执行任务 
      System.out.println(name + "任务执行中"+(i++)); 
      //任务执行完毕 关闭锁 
      redisLock.unlock((LOCK_NO+1)+"", lockTime, name); 
    } 
 
  } 
} 

2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-4等待加锁， 睡眠100毫秒
2017-04-07 16:27:17.385 INFO 8652 --- [pool-2-thread-7] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-7解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-5加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-5任务执行中994
2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-5执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-1等待加锁， 睡眠100毫秒
2017-04-07 16:27:17.391 INFO 8652 --- [pool-2-thread-5] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-5解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.397 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-6加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-6任务执行中995
2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-6执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.398 INFO 8652 --- [pool-2-thread-6] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-6解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-19加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-19任务执行中996
2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-19执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.400 INFO 8652 --- [ool-2-thread-19] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-19解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.571 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-11加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-11任务执行中997
2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-11执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.572 INFO 8652 --- [ool-2-thread-11] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-11解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.585 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-4加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-4任务执行中998
2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-4执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.586 INFO 8652 --- [pool-2-thread-4] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-4解锁成功------------------
    2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-1加锁成功 ++++ 111111
pool-2-thread-1任务执行中999
2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-1执行解锁==========
    2017-04-07 16:27:17.591 INFO 8652 --- [pool-2-thread-1] c.jay.service.redis.impl.RedisLockImpl  : pool-2-thread-1解锁成功------------------