场景描述

如果在某个应用中写了一个轮训的定时任务，每30秒执行一次。在集群模式下(假设3台)，就相当于3台应用都会执行这个定时任务，这个时候问题就来了：

如何保证只有一个节点获得执行权限，其他节点处于备胎状态。
一旦获得执行权限的节点挂掉了，从其他备胎节点挑选一个负责执行。

接下来带着这些思考如何通过redis去实现

实现思路

抢占过程

通过setnx来抢占该key的值。k = key ，value = ip_时间戳
- 如果抢占成功
  - 设置过期时间。
- 如果抢占不成功
  - 获取当前key的值
    - 判断值是否是当前线程的
      - 如果是持锁的线程的，刷新一下时间戳
    - 如果非当前线程的
      - 比较时间戳和当前时间是否过期( 这里只是为了避免设置过期时间失败的情况 ),过期则删除，重新再开始抢。
      - 比较值如果非当前线程直接返回抢占失败

代码片段

实现代码

/**
 * 是否是当前资源抢占者
 *
 * @param key    key名称
 * @param value  当前线程表示
 * @param expire 过期时间(ms)
 * @return
 * @throws Exception
 */
public boolean isHoldLock(String key, String value, Long expire) throws Exception {
        long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        // 如果不存在缓存中出现的值
        NXModel nxModel = new NXModel();
        nxModel.setTime(currentTimeMillis);
        nxModel.setValue(value);

        // 利用setNX设置值
        boolean result = cacheTemplate.string().setIfAbsent(key, nxModel);

        // 不成功说明当前key已经有值了
        if (!result) {
            // 判断缓存内的值和当前值比对
            NXModel oldValue = (NXModel) cacheTemplate.string().get(key);

            if (oldValue == null) { //极端时间过期情况
                logger.info("触发极端时间过期情况");
                return isHoldLock(key, value, expire);
            }

            // 如果是value已经过期的情况，这种情况通常发生在设置redis过期时间失败的情况
            if ((oldValue.getTime() + expire) < currentTimeMillis) {
                logger.info(" {} 触发过期时间计算淘汰..", oldValue.getValue());
                cacheTemplate.getRedisTemplate().delete(key);
                return isHoldLock(key, value, expire);
            }

            if (!value.equals(oldValue.getValue())) {
                return false;
            }
        }
        // 说明缓存内的值就是当前值
        cacheTemplate.string().set(key, nxModel, expire, TimeUnit.MILLISECONDS);
        return true;
    }

测试代码

@Test
    public void testUnionInvoke() throws Exception {
    	// 模拟6个不同的线程
        List<String> ipList = Arrays.asList("liukx_A", "liukx_B", "liukx_C", "liukx_D", "liukx_E", "liukx_F");
        // 抢占同一个key
        String redisKey = "{USER}_LOCK_UNION_PROCESS";
        // 每5秒抢占一次
        int defaultSleep = 5000;
        AtomicInteger count = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            String key = ipList.get(i);
            new Thread(() -> {
                int index = 0;
                while (true) {
                    try {
                        String name = Thread.currentThread().getName();
                        boolean cacheValue = isHoldLock(redisKey, name, (long) (defaultSleep));
                        index++;
                        if (cacheValue) {
                        	// 这里表示抢占成功的线程
                            int invokeCount = count.incrementAndGet();
                            logger.info("执行业务操作  ==> {} ==> 当前锁被抢次数 : {}", name, invokeCount);
                            // 抢占3次成功之后,立马挂掉.
                            if (invokeCount % 3 == 0) {
//                                count.incrementAndGet(); // 跳过一个批次
                                logger.info(" 当前批次 :{} {} =================释放执行权利,线程结束", index, name);
                                break;
                            }
                            Thread.sleep(defaultSleep);
                        } else {
                        	// 抢不到的线程
                            logger.info("当前批次 :{} - {} 该线程没有抢到,下次再抢. ", index, name);
                            Thread.sleep((long) (defaultSleep));
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, key).start();
        }
        System.in.read();
    }

下面是执行结果:

2020-08-22 11:41:49.438  INFO 39564 --- [liukx_C] : 执行业务操作  ==> liukx_C ==> 当前锁被抢次数 : 1
2020-08-22 11:41:49.473  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :1 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:49.473  INFO 39564 --- [liukx_A] : 当前批次 :1 - liukx_A 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:49.473  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :1 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:49.473  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :1 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:49.474  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :1 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:54.461  INFO 39564 --- [liukx_C] : 执行业务操作  ==> liukx_C ==> 当前锁被抢次数 : 2
2020-08-22 11:41:54.504  INFO 39564 --- [liukx_A] : 当前批次 :2 - liukx_A 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:54.513  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :2 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:54.513  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :2 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:54.513  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :2 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:54.513  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :2 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:59.488  INFO 39564 --- [liukx_C] : 执行业务操作  ==> liukx_C ==> 当前锁被抢次数 : 3
2020-08-22 11:41:59.488  INFO 39564 --- [liukx_C] :  当前批次 :3 liukx_C =================释放执行权利,线程结束
2020-08-22 11:41:59.540  INFO 39564 --- [liukx_A] : 当前批次 :3 - liukx_A 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:59.549  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :3 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:59.549  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :3 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:59.549  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :3 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:41:59.549  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :3 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:04.561  INFO 39564 --- [liukx_A] : 执行业务操作  ==> liukx_A ==> 当前锁被抢次数 : 4
2020-08-22 11:42:04.580  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :4 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:04.589  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :4 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:04.589  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :4 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:04.589  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :4 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:09.582  INFO 39564 --- [liukx_A] : 执行业务操作  ==> liukx_A ==> 当前锁被抢次数 : 5
2020-08-22 11:42:09.608  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :5 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:09.634  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :5 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:09.642  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :5 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:09.642  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :5 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:14.604  INFO 39564 --- [liukx_A] : 执行业务操作  ==> liukx_A ==> 当前锁被抢次数 : 6
2020-08-22 11:42:14.604  INFO 39564 --- [liukx_A] :  当前批次 :6 liukx_A =================释放执行权利,线程结束
2020-08-22 11:42:14.631  INFO 39564 --- [liukx_B] : 当前批次 :6 - liukx_B 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:14.677  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :6 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:14.686  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :6 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:14.686  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :6 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:19.656  INFO 39564 --- [liukx_B] : 执行业务操作  ==> liukx_B ==> 当前锁被抢次数 : 7
2020-08-22 11:42:19.754  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :7 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:19.766  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :7 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:19.766  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :7 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:24.679  INFO 39564 --- [liukx_B] : 执行业务操作  ==> liukx_B ==> 当前锁被抢次数 : 8
2020-08-22 11:42:24.779  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :8 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:24.801  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :8 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:24.812  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :8 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:29.706  INFO 39564 --- [liukx_B] : 执行业务操作  ==> liukx_B ==> 当前锁被抢次数 : 9
2020-08-22 11:42:29.707  INFO 39564 --- [liukx_B] :  当前批次 :9 liukx_B =================释放执行权利,线程结束
2020-08-22 11:42:29.814  INFO 39564 --- [liukx_F] : 当前批次 :9 - liukx_F 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:29.841  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :9 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:29.855  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :9 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:34.839  INFO 39564 --- [liukx_F] : 执行业务操作  ==> liukx_F ==> 当前锁被抢次数 : 10
2020-08-22 11:42:34.879  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :10 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:34.887  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :10 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:39.860  INFO 39564 --- [liukx_F] : 执行业务操作  ==> liukx_F ==> 当前锁被抢次数 : 11
2020-08-22 11:42:39.907  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :11 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:39.915  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :11 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:44.897  INFO 39564 --- [liukx_F] : 执行业务操作  ==> liukx_F ==> 当前锁被抢次数 : 12
2020-08-22 11:42:44.897  INFO 39564 --- [liukx_F] :  当前批次 :12 liukx_F =================释放执行权利,线程结束
2020-08-22 11:42:44.952  INFO 39564 --- [liukx_D] : 当前批次 :12 - liukx_D 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:44.961  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :12 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:49.983  INFO 39564 --- [liukx_D] : 执行业务操作  ==> liukx_D ==> 当前锁被抢次数 : 13
2020-08-22 11:42:49.989  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :13 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:42:55.013  INFO 39564 --- [liukx_D] : 执行业务操作  ==> liukx_D ==> 当前锁被抢次数 : 14
2020-08-22 11:42:55.022  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :14 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:43:00.049  INFO 39564 --- [liukx_D] : 执行业务操作  ==> liukx_D ==> 当前锁被抢次数 : 15
2020-08-22 11:43:00.049  INFO 39564 --- [liukx_D] :  当前批次 :15 liukx_D =================释放执行权利,线程结束
2020-08-22 11:43:00.055  INFO 39564 --- [liukx_E] : 当前批次 :15 - liukx_E 该线程没有抢到,下次再抢. 
2020-08-22 11:43:05.077  INFO 39564 --- [liukx_E] : 执行业务操作  ==> liukx_E ==> 当前锁被抢次数 : 16
2020-08-22 11:43:10.100  INFO 39564 --- [liukx_E] : 执行业务操作  ==> liukx_E ==> 当前锁被抢次数 : 17
2020-08-22 11:43:15.125  INFO 39564 --- [liukx_E] : 执行业务操作  ==> liukx_E ==> 当前锁被抢次数 : 18
2020-08-22 11:43:15.125  INFO 39564 --- [liukx_E] :  当前批次 :18 liukx_E =================释放执行权利,线程结束

实际业务中可以将value的值替换成机器的唯一标识，我这里只是做测试。

总结

集群模式下：

假设A获得了执行权限，那么BCDEF都默认抢不到。
抢到的A在下一次执行的时间比BCDEF都要快那么一丢丢，同时把这个锁的有效期延长。（ 最好是将这个周期错开，避免同一时刻所有线程都在抢 ）
如果A在锁延长成功之后，挂掉了。要么redis的key过期了，要么就是比较value的时间戳的时候过期。
BCDEF开始抢占执行权限，回到第一步。

合理的控制有效时间，来控制你希望下一个周期是同一个人还是其他人同时来抢。当然也要把业务执行时间算到里面去喔~

这是本人的一些思考及实践，如果你有什么更好的方式，欢迎留言，我会在第一时间回复！

谢谢观看。

Redis应用实践之资源抢占的思考场景描述实现思路总结

Redis应用实践之资源抢占的思考

场景描述

实现思路

抢占过程

代码片段

总结

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