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(1)、我们要知道问什么要使用分布式锁?
在分布式系统中,出现多线程并发访问临界资源的时候,会出现并发问题,比如: 我们在分布式系统实现商品的秒杀,在这种情况下如果不做特殊的处理, 秒杀的商品就是临界资源,很多的线程同时访问秒杀商品,就会出现并发访问的问题,说白了就是明明秒杀的商品有100个,但是却被客户秒到了超过100个的商品。
(2)、我们如果解决这个问题呢?我们可以添加分布式锁来解决这个问题,
好,接下来我来介绍下分布式锁的原理: 具体包括加锁、解锁、锁超时处理
加锁
在沙滩上踩一脚,留下自己的脚印,就对应了加锁操作。其他进程或者线程,看到沙滩上已经有脚印,证明锁已被别人持有,则等待。
解锁
把脚印从沙滩上抹去,就是解锁的过程。
锁超时
为了避免死锁,我们可以设置一阵风,在单位时间后刮起,将脚印自动抹去。
(3)、分布式锁的实现有很多,比如基于数据库、memcached、Redis、系统文件、zookeeper等。它们的核心的理念跟上面的过程大致相同。
在这里我们通过单节点Redis实现一个简单的分布式锁。
a、加锁
加锁实际上就是在redis中,给Key键设置一个值,如果设置值成功,则表示客户端获得了锁。
b、解锁
解锁的过程就是将Key键删除
下面给大家提供一个基于redis的分布式锁类库:
Redis分布式锁实现原理:
利用redis在同一时刻操作一个键的值只能有一个进程的特性,如果能设值成功就获取到锁。解锁,就是删除指定的键。为防止死锁可以设置锁超时时间,如果锁超时就释放锁。
具体代码如下:
好了,如上就是redis分布式锁的创建,原理,以及相关指令,答案仅供参考!
加锁实际上就是,在redis中使用
SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] NX
命令给Key键设置一个值,为了避免死锁,还要给定一个过期时间。如执行以下命令:其中:
lock_key
为resource_name。random_value
为key的值(一个随机值),这个值在所有的客户端必须是唯一的,所有同一key的获取者(竞争者)这个值都不能一样。可以用snowflake算法
生成分布式唯一idNX
表示只在key不存在时,才对key进行设置操作;PX 5000
表示设置key的过期时间为5000毫秒。 即这个命令仅在不存在key的时候才能被执行成功(NX选项),并且这个key有一个5秒的自动失效时间(PX属性)在分布式系统中,出现多线程并发访问临界资源的时候,会出现并发问题,比如: 我们在分布式系统实现商品的秒杀,在这种情况下如果不做特殊的处理, 秒杀的商品就是临界资源,很多的线程同时访问秒杀商品,就会出现并发访问的问题,说白了就是明明秒杀的商品有100个,但是却被客户秒到了超过100个的商品。
(2)、我们如果解决这个问题呢?我们可以添加分布式锁来解决这个问题,
好,接下来我来介绍下分布式锁的原理: 具体包括加锁、解锁、锁超时处理
加锁
在沙滩上踩一脚,留下自己的脚印,就对应了加锁操作。其他进程或者线程,看到沙滩上已经有脚印,证明锁已被别人持有,则等待。
解锁
把脚印从沙滩上抹去,就是解锁的过程。
锁超时
为了避免死锁,我们可以设置一阵风,在单位时间后刮起,将脚印自动抹去。
(3)、分布式锁的实现有很多,比如基于数据库、memcached、Redis、系统文件、zookeeper等。它们的核心的理念跟上面的过程大致相同。
在这里我们通过单节点Redis实现一个简单的分布式锁。
a、加锁
加锁实际上就是在redis中,给Key键设置一个值,如果设置值成功,则表示客户端获得了锁。
b、解锁
解锁的过程就是将Key键删除
下面给大家提供一个基于redis的分布式锁类库:
Redis分布式锁实现原理:
利用redis在同一时刻操作一个键的值只能有一个进程的特性,如果能设值成功就获取到锁。解锁,就是删除指定的键。为防止死锁可以设置锁超时时间,如果锁超时就释放锁。
分布式锁一般有三种实现方式:1. 数据库乐观锁;2. 基于Redis的分布式锁;3. 基于ZooKeeper的分布式锁。
基于Redis的分布式锁
可靠性
首先,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。
具有容错性。只要大部分的Redis节点正常运行,客户端就可以加锁和解锁。
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。
代码实现
组件依赖
首先我们要通过Maven引入
Jedis
开源组件,在pom.xml
文件加入下面的代码:加锁代码
Talk is cheap, show me the code。先展示代码,再带大家慢慢解释为什么这样实现:
可以看到,我们加锁就一行代码:jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time),这个set()方法一共有五个形参:
第一个为key,我们使用key来当锁,因为key是唯一的。
第二个为value,我们传的是requestId,很多童鞋可能不明白,有key作为锁不就够了吗,为什么还要用到value?原因就是我们在上面讲到可靠性时,分布式锁要满足第四个条件解铃还须系铃人,通过给value赋值为requestId,我们就知道这把锁是哪个请求加的了,在解锁的时候就可以有依据。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
第三个为nxxx,这个参数我们填的是NX,意思是SET IF NOT EXIST,即当key不存在时,我们进行set操作;若key已经存在,则不做任何操作;
第四个为expx,这个参数我们传的是PX,意思是我们要给这个key加一个过期的设置,具体时间由第五个参数决定。
第五个为time,与第四个参数相呼应,代表key的过期时间。
总的来说,执行上面的set()方法就只会导致两种结果:1. 当前没有锁(key不存在),那么就进行加锁操作,并对锁设置个有效期,同时value表示加锁的客户端。2. 已有锁存在,不做任何操作。
心细的童鞋就会发现了,我们的加锁代码满足我们可靠性里描述的三个条件。首先,set()加入了NX参数,可以保证如果已有key存在,则函数不会调用成功,也就是只有一个客户端能持有锁,满足互斥性。其次,由于我们对锁设置了过期时间,即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁,锁也会因为到了过期时间而自动解锁(即key被删除),不会发生死锁。最后,因为我们将value赋值为requestId,代表加锁的客户端请求标识,那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端。由于我们只考虑Redis单机部署的场景,所以容错性我们暂不考虑
解锁代码
还是先展示代码,再带大家慢慢解释为什么这样实现:
可以看到,我们解锁只需要两行代码就搞定了!第一行代码,我们写了一个简单的Lua脚本代码,上一次见到这个编程语言还是在《黑客与画家》里,没想到这次居然用上了。第二行代码,我们将Lua代码传到jedis.eval()方法里,并使参数KEYS[1]赋值为lockKey,ARGV[1]赋值为requestId。eval()方法是将Lua代码交给Redis服务端执行。
那么这段Lua代码的功能是什么呢?其实很简单,首先获取锁对应的value值,检查是否与requestId相等,如果相等则删除锁(解锁)。那么为什么要使用Lua语言来实现呢?因为要确保上述操作是原子性的 。那么为什么执行eval()方法可以确保原子性,源于Redis的特性,下面是官网对eval命令的部分解释:
简单来说,就是在eval命令执行Lua代码的时候,Lua代码将被当成一个命令去执行,并且直到eval命令执行完成,Redis才会执行其他命令。
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