简洁实用的Redis分布式锁用法

  • 2020 年 3 月 10 日
  • 筆記

在微服务中很多情况下需要使用到分布式锁功能，而目前比较常见的方案是通过Redis来实现分布式锁，网上关于分布式锁的实现方式有很多，早期主要是基于Redisson等客户端，但在Spring Boot2.x以上版本中使用Redis时，其客户端库已经默认使用lettuce。

所以本文将直接介绍在Spring Boot2.x以上项目中快速使用Redis分布式锁的功能的方法，希望能够更新你的知识库！

Redis分布式锁原理概述

实际上Redis服务本身并不提供分布式锁这样的机制，但是作为全局Key-Value存储系统，客户端可以利用Redis提供的基本功能并通过一定的算法设计来实现分布式锁功能。目前已有不少博客文章及代码库描述了如何使用Redis来实现分布式锁，但是许多实现相对比较简单，安全性也比较低。

在Redis的官方文档中推荐了一种叫做RedLock的算法来实现基于Redis的分布式锁功能，现阶段已存在基于该算法的多种语言版本的Redis客户端实现库。其中Java领域最为知名的是Redisson库。但由于Redisson不仅实现了分布式锁功能，还额外实现了一套Redis分布式数据结构，因此会显得比较重，加上最新的基于Spring Boot.2.x以上版本使用Redis时，其客户端库已经默认使用了lettuce（比Redisson、Jedis线程更安全、更轻量级的一种Java Redis客户端库）的封装，所以为了更加符合微服务场景下的使用，在实践中往往会选择基于RedLock算法自行实现分布式锁。

本案例也将演示如何RedLock算法来实现Redis分布式锁功能，不过在此之前让我们先来看看RedLock算法是如何运行的，示意图如下：

以上就是实现Redis分布式锁官方推荐的RedLock算法逻辑，它是一种多节点Redis的分布式锁算法，可以有效防止单节点故障问题。其执行步骤说明如下：

  • 首先Redis客户端获取当前系统时间，以毫秒为单位；
  • 然后客户端会顺序地尝试向Redis集群中的每个节点获取锁，其具体步骤是使用相同的键Key名和随机值；在向每个Redis节点获取锁的过程中，客户端会以比锁过期时间小得多的时间来设定超时机制，例如锁的整个超时时间为10秒，集群有5个节点，那么每个节点获取锁的超时时间可能会被限制在5～50毫秒之间，这是为了防止在某个节点不可用的情况下，客户端等待时间过长，造成性能阻塞；
  • 之后随着各节点获取锁结果的反馈，Redis客户端会对获取情况进行判断，如果获取各节点锁的总时间小于锁的超时时间设置，并且成功获取锁的节点数目大于N/2+1个（例如5个节点至少要有3个节点成功获取锁），满足上述条件的情况下，Redis客户端才会认为获取锁成功，否则就会认为锁获取失败，并依次释放掉各个节点的锁信息；
  • 获取锁成功后即可以安全地执行操作，完成后再依次释放各节点锁持有的锁信息；

实现上述算法的Redis客户端可以基本上保证分布式锁的有效性及安全性的几个基本特性要求：

  • 互斥：任何时刻只能有一个Redis客户端获取锁；
  • 无死锁：即使锁定资源的服务崩溃或者分区，仍然能释放锁）；
  • 容错性：只要多数redis节点（一半以上）在使用，Redis客户端就可以获取和释放锁；

Spring Boot集成使用方式

通过前面内容的描述，相信你对实现Redis分布式锁的基本算法应该有了一定的认识和理解。而在实践的过程中可以依据该算法自行定制实现，但实际上Spring早就提供了基于该算法的Redis的分布式锁的实现。其具体使用步骤如下： 1)在工程pom.xml文件中引入Spring Integration依赖，代码如下：

<!-- spring integration -->  <dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-integration</artifactId>  </dependency>  <!-- spring integration与redis结合，实现redis分布式锁 -->  <dependency>      <groupId>org.springframework.integration</groupId>      <artifactId>spring-integration-redis</artifactId>  </dependency>

目前Spring所提供的分布式锁相关的代码被迁移在Spring Integration子项目中，所以这里引入其相关依赖。

2)编写RedisLock的配置类，代码如下:

@Configuration  public class RedisLockConfiguration {      @Bean      public RedisLockRegistry redisLockRegistry(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {          return new RedisLockRegistry(redisConnectionFactory, "payment");      }  }

以上配置代码加载的前提在于应用已经集成了Redis服务访问链接信息，具体Spring Boot项目集成Redis访问的方式比较简单可以参考其他资料。

3)分布式锁的具体使用方式，代码片段如下：

/**   * 引入Redis分布式锁依赖组件   */  @Autowired  private RedisLockRegistry redisLockRegistry;    @Override  public UnifiedPayBO unifiedPay(UnifiedPayDTO unifiedPayDTO) {      ...      //创建Redis分布式锁      Lock lock = redisLockRegistry.obtain(redisLockPrefix + unifiedPayDTO.getOrderId());      try {          //尝试获取锁          boolean isLock = lock.tryLock(, TimeUnit.SECONDS);          if (isLock) {              //执行业务逻辑              ...          }      } catch (InterruptedException e) {          e.printStackTrace();      } finally {          //释放分布式锁          lock.unlock();      }      ...  }

上述代码为订单防重时使用Redis分布锁的示例代码，通过依赖注入RedisLockRegistry实例来实现分布式锁的相关操作,例如obtain()方法创建锁、tryLock()持有锁及unlock()释放锁等。

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