隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)中越來(lái)越普遍，尤其是在高并發(fā)處理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理場(chǎng)景中，分布式系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的可伸縮性，提高系統(tǒng)的性能和并發(fā)能力。但是，在分布式系統(tǒng)中，因?yàn)閿?shù)據(jù)分散在多臺(tái)機(jī)器中，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或者重復(fù)操作等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，我們常常需要使用分布式鎖。
分布式鎖是為了保持分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性而提出的一種鎖機(jī)制，主要是為了避免在分布式系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)、數(shù)據(jù)不一致等問(wèn)題。在傳統(tǒng)的單機(jī)鎖機(jī)制中，一般使用synchronized或者ReentrantLock實(shí)現(xiàn)，但在分布式系統(tǒng)中，鎖的實(shí)現(xiàn)方案需要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲以及并發(fā)量等問(wèn)題，這就需要使用特殊的分布式鎖技術(shù)。
Redis作為一個(gè)高性能的鍵值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的鎖機(jī)制。Redis提供了多種分布式鎖實(shí)現(xiàn)方式，如基于SETNX命令實(shí)現(xiàn)的鎖、基于Redlock算法實(shí)現(xiàn)的鎖、基于Lua腳本實(shí)現(xiàn)的鎖等。下面，我們將為大家介紹Redis基于SETNX命令實(shí)現(xiàn)的分布式鎖實(shí)現(xiàn)方案。
Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)原理
Redis的SETNX命令被用來(lái)在Redis中設(shè)置某個(gè)key的值，如果這個(gè)key不存在，就設(shè)置成功并返回1，否則設(shè)置失敗并返回0。我們可以利用這個(gè)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
當(dāng)我們需要對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖時(shí)，我們使用SETNX命令去嘗試設(shè)置某個(gè)key的值為1。如果設(shè)置成功，說(shuō)明當(dāng)前沒(méi)有其他客戶端持有這個(gè)鎖，加鎖成功；如果設(shè)置失敗，說(shuō)明當(dāng)前有其他客戶端持有這個(gè)鎖，加鎖失敗。在實(shí)現(xiàn)解鎖時(shí)，我們只需要?jiǎng)h除這個(gè)鎖對(duì)應(yīng)的key即可。
Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)步驟
下面我們將介紹如何通過(guò)Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖，保障數(shù)據(jù)的安全。以下步驟僅為示例，實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
1.引入Redis客戶端
在Java中，我們可以使用Jedis或者Lettuce這兩個(gè)Redis客戶端工具包中的任意一個(gè)來(lái)進(jìn)行Redis相關(guān)操作，這里我們以Jedis為例?？梢栽趐om.xml文件中添加如下依賴：
<dependency> <groupId>redis.clients</groupId> <artifactId>jedis</artifactId> <version>3.0.1</version> </dependency>
登錄后復(fù)制
2.創(chuàng)建Redis連接
在使用Redis之前，需要先創(chuàng)建與Redis服務(wù)的連接?？梢允褂肑edis提供的JedisPool對(duì)象，maxTotal參數(shù)指定了連接池中最大的連接數(shù)，maxIdle參數(shù)指定了連接池中最大的空閑連接數(shù)，超時(shí)時(shí)間設(shè)置為5000毫秒。
JedisPool jedisPool = new JedisPool(new GenericObjectPoolConfig(),
"localhost",
6379,
5000,
"password");
登錄后復(fù)制
3.加鎖操作
我們通過(guò)封裝一個(gè)LockUtil類來(lái)實(shí)現(xiàn)加鎖和解鎖邏輯。在加鎖操作中，我們嘗試使用SetNx命令來(lái)設(shè)置某個(gè)key的值為1，如果設(shè)置成功，返回true；如果設(shè)置失敗，說(shuō)明鎖已被其他線程占用，返回false。需要注意的是，在加鎖成功之后，必須設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，避免因?yàn)槟承┰虺霈F(xiàn)死鎖的情況。
public class LockUtil {
private static final String LOCK_KEY_PREFIX = "lock:";
public static boolean lock(String key, int timeout) {
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
String lockKey = LOCK_KEY_PREFIX + key;
long start = System.currentTimeMillis();
while (true) {
// 使用SETNX命令來(lái)設(shè)置key的值為1
long result = jedis.setnx(lockKey, "1");
// 設(shè)置成功
if (result == 1) {
jedis.expire(lockKey, timeout);
return true;
}
// 設(shè)置失敗
else {
// 檢查是否超時(shí)
long end = System.currentTimeMillis();
if (end - start > timeout) {
return false;
}
}
Thread.sleep(1000);
}
} catch (Exception e) {
return false;
} finally {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
}
}
}
登錄后復(fù)制
4.解鎖操作
在解鎖操作中，我們使用del命令將key刪除，并且釋放資源。
public class LockUtil {
public static boolean unlock(String key) {
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
String lockKey = LOCK_KEY_PREFIX + key;
jedis.del(lockKey);
return true;
} catch (Exception e) {
return false;
} finally {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
}
}
}
登錄后復(fù)制
5.測(cè)試
最后，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證我們的分布式鎖是否可以正常工作，如下所示：
@Test
public void testLock() throws InterruptedException {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
executorService.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
boolean lockResult = LockUtil.lock("test", 5000);
if (lockResult) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get lock");
try {
// 處理業(yè)務(wù)
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
LockUtil.unlock("test");
}
} else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " fail to get lock");
}
}
});
}
sleep(100000);
}
登錄后復(fù)制
上面的代碼會(huì)創(chuàng)建10個(gè)線程，每個(gè)線程嘗試獲取同一個(gè)key的鎖，并且進(jìn)行一些業(yè)務(wù)操作，5秒后釋放鎖資源。如果分布式鎖實(shí)現(xiàn)成功，每個(gè)線程都能夠成功獲取鎖，并完成業(yè)務(wù)處理。
通過(guò)上述示例，我們可以看到，利用Redis的SETNX命令，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單、高效的分布式鎖機(jī)制，有效地保障分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們需要根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和需求，對(duì)鎖實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。
