Redis怎么實現分布式鎖
阿粉最近迷上了 Redis，為什么呢?感覺 Redis 確實功能很強大呀，一個基于內存的系統 Key-Value 存儲的數據庫，竟然有這么多的功能，而阿粉也要實實在在地把 Redis 來弄一下，畢竟面試的時候，Redis 可以說是一個非常不錯的加分項。
分布式鎖
為什么需要分布式鎖?
目前很多的大型項目全部都是基于分布式的，而分布式場景中的數據一致性問題一直是一個不可忽視的問題，大家知道關于分布式的 CAP 理論么?
CAP 理論就是說任何一個分布式系統都無法同時滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區容錯性(Partition tolerance)，最多只能同時滿足兩項。
而我們的系統最終滿足的永遠都是最終一致性，而這種最終一致性，有些時候有人會喜歡問關于分布式事務，而有些人則偏重在分布式鎖上。
分布式鎖的種類
- 數據庫實現分布式鎖
- 緩存實現分布式鎖
- Zookeeper實現分布式鎖
但是阿粉選擇的就是使用緩存來實現分布式鎖，也就是我們在項目中最經常使用的 Redis ，談到 Redis，那真是可以用在太多地方了，比如說：
- 會話緩存
- 消息隊列
- 分布式鎖
- 發布，訂閱消息
- 商品列表，評論列表
我們今天就來實現用 Redis 來實現分布式鎖，并且要學會怎么使用。
準備工作
1.準備使用 Jedis 的 jar 包，在項目中導入 jar 包。
- <!--jedis-->
- <dependency>
- <groupId>redis.clients</groupId>
- <artifactId>jedis</artifactId>
- <version>2.9.0</version>
- </dependency>
直接來寫個工具類吧！
- public class RedisPoolUtil {
- private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
- private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
- private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
- private RedisPoolUtil(){}
- /**
- *
- * @param jedis
- * @param lockKey 加鎖
- * @param requestId 請求的標志位
- * @param expireTime 超時時間
- * @return
- */
- public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis,String lockKey, String requestId, int expireTime) {
- String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
- if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
- return true;
- }else{
- try{
- Thread.sleep(10);//休眠100毫秒
- }catch(Exception e){
- e.printStackTrace();
- }
- }
- return false;
- }
- }
jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime); 這個加鎖的姿勢才是我們最需要了解的，不然你用的時候都不知道怎么使用。
key：加鎖的鍵，實際上就是相當于一個唯一的標志位，不同的業務，你可以使用不同的標志位進行加鎖。
requestId：這個東西實際上就是用來標識他是哪一個請求進行的加鎖，因為在分布式鎖中，我們要知道一件事，就是加鎖的和解鎖的，必須是同一個客戶端才可以。
而且還有一種比較經典的就是 B 把 A 的鎖給釋放了，導致釋放混亂，如果你不加相同的請求，A 線程處理業務，執行了加鎖，鎖的過期時間是5s, B線程嘗試獲取鎖，如果 A 處理業務時間超過5s，這時候 A 就要開始釋放鎖，而B在這時候沒有檢測到這個鎖，從而進行了加鎖，這時候加鎖的時候，A還沒處理完對應業務，當他處理完了之后，再釋放鎖的話，要是就是直接把 B 剛加的鎖釋放了，要么就是壓根都沒辦法釋放鎖。
SET_IF_NOT_EXIST：看字面意思，如果 key 不存在，我們進行Set操作，如果存在，啥都不干，也就不在進行加鎖。
SET_WITH_EXPIRE_TIME：是否過期
expireTime：這是給 key 設置一個過期的時間，萬一你這業務一直被鎖著了，然后之后的業務想加鎖，你直接給一直持有這個這個鎖，不進行過期之后的釋放，那豈不是要涼了。
上面的方法中 tryGetDistributedLock 這個方法也就是我們通常使用的加鎖的方法。
解鎖
- public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
- String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
- Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
- if ("OK".equals(result)) {
- return true;
- }
- return false;
- }
大家看到這個 script的時候，會感覺有點奇怪，實際上他就是一個 Lua 的腳本，而 Lua 腳本的意思也比較簡單。
- 先獲取鎖對應的value值，檢查是否與requestId相等
- 如果相等則刪除鎖(解鎖)
- 執行eval()方法
其實這時候就有些人說，直接 del 刪除不行么?你試試你如果這么寫的話，你們的領導會不會把你的腿給你打斷。
這種不先判斷鎖的擁有者而直接解鎖的方式，會導致任何客戶端都可以隨時進行解鎖，也就是說，這鎖就算不是我加的，我都能開，這怎么能行呢?
在這里給大家放一段使用的代碼，比較簡單,但是可以直接用到你們的項目當中。
- try{
- Boolean result = RedisPoolUtil.tryGetDistributedLock(jedis, "xxxxx", uuid, 5000);
- if(result) {
- xxxx代碼片段
- }else{
- }
- }catch(){
- }finally{
- RedisPoolUtil.releaseDistributedLock(jedis,"xxxxx", uuid);
- }
分布式鎖的要求
- 滿足互斥性。也就是說不管在什么時候，只有一個客戶端能夠持有鎖，不能是多個客戶端。
- 不能出現死鎖。就是說，如果要實現分布式鎖，不能說當一個鎖沒有釋放的時候，其他的客戶端不能進行加鎖，要保證不影響其他的客戶端加鎖。
- 加鎖和解鎖必須是同一個客戶端
分布式的CAP理論
我們先把這個實現方式實現了，然后我們再來說說大家最不愿意看的理論知識，畢竟這理論知識是你面試的時候經常會被問到的。
分布式CAP理論：
加州大學伯克利分校的 Eric Brewer 教授在 ACM PODC 會議上提出 CAP 猜想。2年后，麻省理工學院的 Seth Gilbert 和 Nancy Lynch 從理論上證明了 CAP。之后，CAP 理論正式成為分布式計算領域的公認定理。
也就是說，在二十年前的時候，CAP 理論只是個猜想。結果兩年之后被證實了，于是，大家在考慮分布式的時候，就有根據來想了，不再是空想了。
什么是分布式的 CAP 理論 ?
一個分布式系統最多只能同時滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區容錯性(Partition tolerance)這三項中的兩項。
這個和(Atomicity)不太一樣，因為之前看有些人說，在 CAP 理論中的 A 和數據庫事務中的 A 是一樣的，單詞都不一樣，那能一樣么?
Availability ：分布式中的 A 表示的是可用性，也就是說服務一直可用，而且是正常響應時間。
而你在搭建分布式系統的時候，要保證每個節點都是穩定的，不然你的可用性就沒有得到相對應的保證，也談不上是什么分布式了。只能稱之為一個偽分布式。
Consistency： 一致性
也就是說你的更新操作成功并返回客戶端完成后，所有節點在同一時間的數據完全一致，這個如果你在使用 Redis 做數據展示的時候，很多面試官都會問你，那你們是怎么保證數據庫和緩存的一致性的呢?
畢竟你只是讀取的話，沒什么問題，但是設計到更新的時候，不管是先寫數據庫，再刪除緩存;還是先刪除緩存，再寫庫，都有可能出現數據不一致的情況。
所以如果你對這個很感興趣，可以研究一下，比如說：
- 延時雙刪策略
- 懶加載 懶加載可采取雙刪+TTL失效來實現
- 主動加載
如果你能在面試的時候把這些都給面試官說清楚，至少感覺你應該能達到你自己的工資要求。
Partition tolerance:分區容錯性
分布式系統在遇到某節點或網絡分區故障的時候，仍然能夠對外提供滿足一致性和可用性的服務。
其實在 CAP 理論當中，我們是沒有辦法同時滿足一致性、可用性和分區容錯性這三個特性，所以有所取舍就可以了。
關于使用 Redis 分布式鎖，大家學會了么?
