商城项目【尚品汇】07分布式锁-1 setnx实现篇

2024-06-04 01:36
文章标签 实现 项目 分布式 商城 07 setnx 尚品

本文主要是介绍商城项目【尚品汇】07分布式锁-1 setnx实现篇，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 1.单体服务不加锁
    • 1.1单体服务不加锁代码演示
    • 1.2单体服务不加锁结果
    • 1.3并发问题的原因
  • 2.单体服务加synchronized
    • 2.1单体服务加锁代码演示
    • 2.2单体服务加锁结果
  • 3.本地锁问题
  • 4.分布式锁实现的解决方案
  • 5.使用redis实现分布式锁（setnx）
    • 5.1代码实现
    • 5.2 实现逻辑
    • 5.3 setnx实现分布式锁的问题1
    • 5.4 针对误删锁的问题进行优化
    • 5.5 setnx实现分布式锁的问题2
    • 5.6针对删除锁的原子性问题进行优化
  • 6.总结

1.单体服务不加锁

synchronized及lock锁，这些锁都是本地锁。接下来写一个案例，演示本地锁的问题

1.1单体服务不加锁代码演示

@RestController
@RequestMapping("admin/product/testLock")
public class TestController {@Autowiredprivate TestLockService testLockService;@GetMapping("noLock")public Result testLock(){testLockService.testLock();return Result.ok("没有锁");}
}


public interface TestLockService {void testLock();
}

@Service
public class TestLockServiceImpl implements TestLockService {@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Overridepublic void testLock() {//1.获取redis中的num值String value = (String)stringRedisTemplate.opsForValue().get("num");//2.如果是空的话直接放回if (StringUtil.isBlank(value)){return;}//3.不是空，则将string转化为数值型int i = Integer.parseInt(value);i = i+1;//4.将num++ .将num转为string，保存至redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("num",String.valueOf(i));}}

1.2单体服务不加锁结果

使用ab工具压力测试：5000次请求，并发100
初始值为0
在这里插入图片描述

1.3并发问题的原因

当a线程获取到值之后，在set值之前。b线程对值进行了修改。

2.单体服务加synchronized

2.1单体服务加锁代码演示

@RestController
@RequestMapping("admin/product/testLock")
public class TestController {@Autowiredprivate TestLockService testLockService;@GetMapping("synchronized")public Result testSynchronized(){testLockService.testSynchronized();return Result.ok("测试本地锁");}
}

public interface TestLockService {void testSynchronized();
}

    @Overridepublic synchronized void   testSynchronized() {//1.获取redis中的num值String value = (String)stringRedisTemplate.opsForValue().get("numLock");//2.如果是空的话直接放回if (StringUtil.isBlank(value)){return;}//3.不是空，则将string转化为数值型int i = Integer.parseInt(value);i = i+1;//4.将num++ .将num转为string，保存至redisstringRedisTemplate.opsForValue().set("numLock",String.valueOf(i));}

2.2单体服务加锁结果

使用ab工具压力测试：5000次请求，并发100
初始值为0
在这里插入图片描述

3.本地锁问题

接下来启动8206 8216 8226 三个运行实例。
运行多个service-product实例：
server.port=8216
server.port=8226

在这里插入图片描述

注意：bootstrap.properties 添加一个server.port = 8206; 将nacos的配置注释掉！
原因：Nacos中的远程配置，不支持本地覆盖，官方也没有这种打算,即使通过命令行指定的参数，也不能覆盖远程配置。

通过网关压力测试：
启动网关：
ab -n 5000 -c 100 http://192.168.142.1:81/admin/product/testLock/synchronized

查看redis中的值：初始值0
在这里插入图片描述

集群情况下又出问题了！！！
以上测试，可以发现：
​ 本地锁只能锁住同一工程内的资源，在分布式系统里面都存在局限性。
此时需要分布式锁。。

4.分布式锁实现的解决方案

随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题！
分布式锁主流的实现方案：

  1. 基于数据库实现分布式锁
  2. 基于缓存（Redis等）set
  3. 基于Zookeeper实现分布式锁
    每一种分布式锁解决方案都有各自的优缺点：
  4. 性能：redis最高
  5. 可靠性：zookeeper最高
    这里，我们就基于redis实现分布式锁。

5.使用redis实现分布式锁（setnx）

5.1代码实现

    @GetMapping("testRedisLock")public Result testRedisLock(){testLockService.testRedisLock();return Result.ok();}

 void testRedisLock();

  @Overridepublic void testRedisLock() {/*** 使用Redis实现分布式锁* 主要是使用的setnx这个命令，如果键值不存在，则插入成功。如果存在则插入成功。*///1.尝试获取锁.设置key-value和过期时间（当某一个线程获取锁之后程序异常，那么锁就不会释放）Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "1", 3000, TimeUnit.SECONDS);//2.获取成功 ，进行加值的业务逻辑if (lock){String setnxLock = stringRedisTemplate.opsForValue().get("setnxLock");if (StringUtil.isBlank(setnxLock)){return;}int i = Integer.parseInt(setnxLock);i = i + 1;String s = String.valueOf(i);stringRedisTemplate.opsForValue().set("setnxLock",s);//4.释放锁stringRedisTemplate.delete("lock");}else{//3.获取失败 ， 等待获取锁try {Thread.sleep(100);testRedisLock();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}

5.2 实现逻辑

  • 1.使用setnx命令，若键存在则不可插入（返回false），若键不存在则插入成功（返回true）。
  • 2.获取锁成功，处理业务
  • 3.删除锁
  • 4.获取锁失败，重试。

在这里插入图片描述

在setnx时要设置过期时间，如果不设置过期时间，在获取分布式锁成功时，程序出现异常不会释放锁。其他线程一直尝试获取锁会出现栈溢出异常

5.3 setnx实现分布式锁的问题1

问题：可能会释放其他服务器的锁。

场景：如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下
1.index1业务逻辑没执行完，3秒后锁被自动释放。
2.index2获取到锁，执行业务逻辑，3秒后锁被自动释放。
3.index3获取到锁，执行业务逻辑
4.index1业务逻辑执行完成，开始调用del释放锁，这时释放的是index3的锁， 导致index3的业务只执行1s就被别人释放。
最终等于没锁的情况。

解决：setnx获取锁时，设置一个指定的唯一值（例如：uuid）；释放前获取这个值，判断是否自己的锁

当线程a业务逻辑执行的时间大于逻辑过期时间，业务a还没有执行完，由于逻辑过期就自动释放了锁，业务a执行完业务继续执行删除锁的操作，此时有可能就会删除其他线程的锁。人家刚刚获取到锁你给人家释放了，那和不加锁有什么区别吗？？？？

5.4 针对误删锁的问题进行优化

在这里插入图片描述

在获取锁的时候赋值专属的ID，删除锁之前先判断是不是自己的ID

5.5 setnx实现分布式锁的问题2

场景：
1.index1执行删除时，查询到的lock值确实和uuid相等

2.index1执行删除前，lock刚好过期时间已到，被redis自动释放
在redis中没有了锁。

3.index2获取了lock,index2线程获取到了cpu的资源，开始执行方法
4.index1执行删除，此时会把index2的lock删除

index1 因为已经在方法中了，所以不需要重新上锁。index1有执行的权限。index1已经比较完成了，这个时候，开始执行

删除的index2的锁！

他的if条件判断和删除操作不是一起执行的，那么a线程刚刚判断完进入了删除操作的逻辑，在执行删除前逻辑过期自动删除了，而且其他线程获取了锁，然后a线程删除了其他线程的锁。也就是这样优化的话也会出现误删的情况，只是概率比优化之前低了一点。

5.6针对删除锁的原子性问题进行优化

加锁

// 1. 从redis中获取锁,set k1 v1 px 20000 nx
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean lock = this.redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 2, TimeUnit.SECONDS);

使用Lua脚步释放锁

// 2. 释放锁 del
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
// 设置lua脚本返回的数据类型
DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
// 设置lua脚本返回类型为Long
redisScript.setResultType(Long.class);
redisScript.setScriptText(script);
redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList("lock"),uuid);

6.总结

为了确保分布式锁可用，我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件：

  • 互斥性。在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
  • 不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。
  • 解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解了。
  • 加锁和解锁必须具有原子性

redis集群状态下的问题：

  1. 客户端A从master获取到锁
  2. 在master将锁同步到slave之前，master宕掉了。
  3. slave节点被晋级为master节点
  4. 客户端B取得了同一个资源被客户端A已经获取到的另外一个锁。
    安全失效！
    解决方案：了解即可！

这篇关于商城项目【尚品汇】07分布式锁-1 setnx实现篇的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1028689。

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