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凛冬将至 / LockDistributed

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MulanPSL-1.0

LockDistributed

一 介绍

我为什么要写分布式锁呢,最近工作中写一个查询接口,因为逻辑复杂,不希望用户不停的点击,需要过滤掉重复的请求。 简单的需求:用户每3秒只能请求一次,否则拒绝。

这个实现很简单。用户第一次请求在redis记下标记,设置3秒过期时间,下次用户再请求判断标记是否过期,没过期就拒绝请求,过期了,就重新设置标记。

后来我在做加锁这一块的时候,脑袋里出来一个想法:不如写一套分布式锁吧

二 加锁

1 SETNX

SETNX key value当不存在key时设置,相当于SET命令,否则不做任何操作。

--- setIfAbsent函数当不存在时设置成功相当于redis命令setnx
Boolean absent = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "");
if (absent) {
     stringRedisTemplate.expire(key, 3L, TimeUnit.SECONDS);
} else {
	return "请求频繁,请稍后再试。";
}

上边代码能够实现加锁,但是有两个问题需要改进:

  • set 和 expire 需要发送两次请求,无形中增加了连接损耗
  • set 和 expire 不是原子操作,如果set成功后系统报错,就会造成死锁,给系统增加了隐患。

针对这两个问题,引出下一节set命令的讲解。

2 SET NX EX

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

从 Redis 2.6.12 版本开始, SET 命令的行为可以通过一系列参数来修改:

  • EX seconds-设置指定的终止时间,以秒为单位。
  • PX 毫秒 -设置指定的到期时间(以毫秒为单位)。
  • NX -仅设置不存在的密钥。
  • XX -仅设置密钥(如果已存在)。

注意:由于SET命令选项可以替换SETNX,SETEX,PSETEX,因此在Redis的未来版本中,这三个命令可能会被弃用并最终删除。

介绍我最终使用的命令:SET key value NX EX second 该命令是使用Redis实现锁定系统的简单方法。当key不存在时设置key为value并设置过期时间为second。

注意,value应该使用随机值,不应该使用固定数据。这样可以避免客户端在到期时间之后尝试删除该锁,但是删除了后面获得该锁的另一个客户端创建的锁。

三 解锁

3.1 EVAL

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]·

eval命令用来执行lua脚本,因为lua语言非常精小,redis内置了对lua语言的支持,redis原子执行Lua脚本。

  • script :用户编写的一段lua脚本
  • numkeys :传入的KEYS参数数量
  • key :键,可以有多个
  • args :ARGS参数,可以有多个

快速入门:以下命令展示了eval如何使用以及通常后面脚本中使用的元素

> eval "return redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 key value
OK

以上有三点需要了解:

  • redis.call() : Lua脚本中调用redis命令
  • KEYS[1] :Lua使用KEYS访问全局变量,从1开始
  • ARGV[1] :其他参数不应该代表键名称,可以通过Lua来访问ARGV全局变量,与键非常相似。

3.2 解锁脚本

有了第一节的知识铺垫,我这里就直接抛出解锁脚本。

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1]
then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

上述脚本,获取key是否等于value,如果一致,说明这把锁是我自己加的,那么就删除它,否则解锁失败。 该脚本应使用 EVAL script 1 key value来使用。

四 看门狗🐶

上述加锁解锁脚本都已经完成,已经具备了分布式锁的外观!可是,别急,这里还有一个问题。

如果我程序执行时间很长,超过了加锁时长,那么等锁过期后,其他线程就会加锁成功,业务就会出问题。

我翻阅了Redisson分布式锁源码,发现Redisson内部有一个Watch Dog的概念,加锁成功后,启动一个线程每隔10秒会检查锁是否还存在,还存在的话就重新设置为30秒,这叫定时续约。

依照这一思路,我实现了自己的简易版Watch Dog程序。

首先需要解决两个问题:

  • 需要一个线程,跟随主线程,当主线程销毁后,它也会跟着销毁,这就需要我们的Daemon Thread啦。
  • 需要定时执行,幸运的是,Java提供了Timer和ScheduledExecutorService提供给我们做定时任务。

具体实现是,加锁成功后,创建Daemon Thread放到Timer,设置执行频率,就可以实现我们的看门狗啦!

本文源码在:https://gitee.com/hello-piper/LockDistributed ,如果有用就给我一个Star吧!

如果大家觉得有用,可以点赞、评论、收藏支持我哦!

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