整合spring cloud雲架構 --spring cloud分布式系統中實作分布式鎖

一、簡介

一般來說，對資料進行加鎖時，程式先通過acquire擷取鎖來對資料進行排他通路，然後對資料進行一些列的操作，最後需要釋放鎖。Redis 本身用 watch指令進行了加鎖，這個鎖是樂觀鎖。使用 watch指令對于頻繁通路的鍵會引起性能的問題。

二、redis指令介紹

SETNX指令（SET if Not eXists）

當且僅當 key 不存在，将 key 的值設為 value ，并傳回1；若給定的 key 已經存在，則 SETNX 不做任何動作，并傳回0。

SETEX指令

設定逾時時間

GET指令

傳回 key 所關聯的字元串值，如果 key 不存在那麼傳回特殊值 nil 。

DEL指令

删除給定的一個或多個 key ,不存在的 key 會被忽略。

三、實作思路

由于redis的setnx指令天生就适合用來實作鎖的功能，這個指令隻有在鍵不存在的情況下為鍵設定值。擷取鎖之後，其他程式再設定值就會失敗，即擷取不到鎖。擷取鎖失敗。隻需不斷的嘗試擷取鎖，直到成功擷取鎖，或者到設定的逾時時間為止。

另外為了防治死鎖，即某個程式擷取鎖之後，程式出錯，沒有釋放，其他程式無法擷取鎖，進而導緻整個分布式系統無法擷取鎖而導緻一系列問題，甚至導緻系統無法正常運作。這時需要給鎖設定一個逾時時間，即setex指令，鎖逾時後，進而其它程式就可以擷取鎖了。

四、編碼實作

本文采用springboot結合redis 取實作的，是以你需要裝一個redis。

首先引入建立springboot工程，引入redis 。

<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <!-- 開啟web-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        
        <!-- redis-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>           

2.建立一個鎖類

/**
 * 全局鎖，包括鎖的名稱
 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
 */
public class Lock {
    private String name;
    private String value;

    public Lock(String name, String value) {
        this.name = name;
        this.value = value;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }

}
           

3.建立分布式鎖的具體方法,思路已經說清楚了，代碼注釋也寫好了，就不講解了。

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * Created by fangzhipeng on 2017/4/1.
 */
@Component
public class DistributedLockHandler {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DistributedLockHandler.class);
    private final static long LOCK_EXPIRE = 30 * 1000L;//單個業務持有鎖的時間30s，防止死鎖
    private final static long LOCK_TRY_INTERVAL = 30L;//預設30ms嘗試一次
    private final static long LOCK_TRY_TIMEOUT = 20 * 1000L;//預設嘗試20s

    @Autowired
    private StringRedisTemplate template;

    /**
     * 嘗試擷取全局鎖
     *
     * @param lock 鎖的名稱
     * @return true 擷取成功，false擷取失敗
     */
    public boolean tryLock(Lock lock) {
        return getLock(lock, LOCK_TRY_TIMEOUT, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 嘗試擷取全局鎖
     *
     * @param lock    鎖的名稱
     * @param timeout 擷取逾時時間 機關ms
     * @return true 擷取成功，false擷取失敗
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout) {
        return getLock(lock, timeout, LOCK_TRY_INTERVAL, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 嘗試擷取全局鎖
     *
     * @param lock        鎖的名稱
     * @param timeout     擷取鎖的逾時時間
     * @param tryInterval 多少毫秒嘗試擷取一次
     * @return true 擷取成功，false擷取失敗
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval) {
        return getLock(lock, timeout, tryInterval, LOCK_EXPIRE);
    }

    /**
     * 嘗試擷取全局鎖
     *
     * @param lock           鎖的名稱
     * @param timeout        擷取鎖的逾時時間
     * @param tryInterval    多少毫秒嘗試擷取一次
     * @param lockExpireTime 鎖的過期
     * @return true 擷取成功，false擷取失敗
     */
    public boolean tryLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
        return getLock(lock, timeout, tryInterval, lockExpireTime);
    }


    /**
     * 操作redis擷取全局鎖
     *
     * @param lock           鎖的名稱
     * @param timeout        擷取的逾時時間
     * @param tryInterval    多少ms嘗試一次
     * @param lockExpireTime 擷取成功後鎖的過期時間
     * @return true 擷取成功，false擷取失敗
     */
    public boolean getLock(Lock lock, long timeout, long tryInterval, long lockExpireTime) {
        try {
            if (StringUtils.isEmpty(lock.getName()) || StringUtils.isEmpty(lock.getValue())) {
                return false;
            }
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            do{
                if (!template.hasKey(lock.getName())) {
                    ValueOperations<String, String> ops = template.opsForValue();
                    ops.set(lock.getName(), lock.getValue(), lockExpireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                    return true;
                } else {//存在鎖
                    logger.debug("lock is exist!！！");
                }
                if (System.currentTimeMillis() - startTime > timeout) {//嘗試超過了設定值之後直接跳出循環
                    return false;
                }
                Thread.sleep(tryInterval);
            }
            while (template.hasKey(lock.getName())) ;
        } catch (InterruptedException e) {
            logger.error(e.getMessage());
            return false;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 釋放鎖
     */
    public void releaseLock(Lock lock) {
        if (!StringUtils.isEmpty(lock.getName())) {
            template.delete(lock.getName());
        }
    }

}
           

4.用法：

@Autowired
DistributedLockHandler distributedLockHandler;
Lock lock=new Lock("lockk","sssssssss);
if(distributedLockHandler.tryLock(lock){
    doSomething();
    distributedLockHandler.releaseLock();
}           

五、注意點

在使用全局鎖時為了防止死鎖采用 setex指令，這種指令需要根據具體的業務具體設定鎖的逾時時間。另外一個就是鎖的粒度性。比如在redis實戰中有個案列，為了實作買賣市場交易的功能，把整個交易市場都鎖住了，導緻了性能不足的情況，改進方案隻對買賣的商品進行加鎖而不是整個市場。