前言

前段時間面試時被頻繁問到一個Redis的問題就是如何通過Redis實現分佈式鎖，自己雖然平時使用Redis，但是並沒有去實現過這個問題，今天正好看到一篇公衆號文章，就通過代碼去實現該問題。

實現Redis的分佈式鎖，通過setNx來實現的，這就涉及到了創建鎖以及刪除鎖。

這其中需要考慮的問題爲：

nx生成鎖
模擬搶單動作
如何刪除鎖

Java中操作Redis通過jedis來實現，因此首先引入pom依賴

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

對於分佈式鎖的生成通常需要注意如下幾個方面：

創建鎖的策略：redis的普通key一般都允許覆蓋，A用戶set某個key後，B在set相同的key時同樣能成功，如果是鎖場景，那就無法知道到底是哪個用戶set成功的；這裏jedis的setnx方式爲我們解決了這個問題，簡單原理是：當A用戶先set成功了，那B用戶set的時候就返回失敗，滿足了某個時間點只允許一個用戶拿到鎖。
鎖過期時間：某個搶購場景時候，如果沒有過期的概念，當A用戶生成了鎖，但是後面的流程被阻塞了一直無法釋放鎖，那其他用戶此時獲取鎖就會一直失敗，無法完成搶購的活動；當然正常情況一般都不會阻塞，A用戶流程會正常釋放鎖；過期時間只是爲了更有保障。

下面通過代碼來實現加鎖操作：


import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
import redis.clients.jedis.params.SetParams;

/**
 * @author v_vllchen
 */
@Configuration
public class JedisConfig {
    private static  JedisPool jedisPool;
    /**
     * 初始化jedisPool
     */
    static {
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setMaxTotal(1024);
        config.setMaxIdle(10);
        config.setMaxWaitMillis(1000);
        config.setTestOnBorrow(true);
        config.setTestOnReturn(true);
        jedisPool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379, 2000,"123456");
    }
    /**
     * 加鎖
     * @param key
     * @param val
     * @return
     */
    public boolean setnx(String key, String val) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            if (jedis == null) {
                return false;
            }
            SetParams params = new SetParams();
            params.nx();
            params.px(1000*60);
            boolean b = jedis.set(key, val,params).
                    equalsIgnoreCase("ok");
            return b;
        } catch (Exception ex) {
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 刪除鎖
     * @param key
     * @param val
     * @return
     */
    public int delnx(String key, String val) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            if (jedis == null) {
                return 0;
            }
            //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
            StringBuilder sbScript = new StringBuilder();
            sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
                    append(" then ").
                    append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
                    append(" else ").
                    append("    return 0").
                    append(" end");

            return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());
        } catch (Exception ex) {
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        }
        return 0;
    }
}

這裏注意點在於jedis的set方法，其參數的說明如：

NX：是否存在key，存在就不set成功
PX：key過期時間單位設置爲毫秒（EX：單位秒）

setnx如果失敗直接封裝返回false即可，下面我們通過一個get方式的api來調用下這個setnx方法：

    @GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
    public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
        return jedisConfig.setnx(key, val);
    }

訪問如下測試url，正常來說第一次返回了true，第二次返回了false，由於第二次請求的時候redis的key已存在，所以無法set成功
由上圖能夠看到只有一次set成功，並key具有一個有效時間，此時已到達了分佈式鎖的條件。

如何刪除鎖

上面是創建鎖，同樣的具有有效時間，但是我們不能完全依賴這個有效時間，場景如：有效時間設置1分鐘，本身用戶A獲取鎖後，沒遇到什麼特殊情況正常生成了搶購訂單後，此時其他用戶應該能正常下單了纔對，但是由於有個1分鐘後鎖才能自動釋放，那其他用戶在這1分鐘無法正常下單（因爲鎖還是A用戶的），因此我們需要A用戶操作完後，主動去解鎖：（代碼在上面的配置類中）

 /**
     * 刪除鎖
     * @param key
     * @param val
     * @return
     */
    public int delnx(String key, String val) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            if (jedis == null) {
                return 0;
            }
            //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
            StringBuilder sbScript = new StringBuilder();
            sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
                    append(" then ").
                    append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
                    append(" else ").
                    append("    return 0").
                    append(" end");

            return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());
        } catch (Exception ex) {
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }
        }
        return 0;
    }

這裏也使用了jedis方式，直接執行lua腳本：根據val判斷其是否存在，如果存在就del；

其實個人認爲通過jedis的get方式獲取val後，然後再比較value是否是當前持有鎖的用戶，如果是那最後再刪除，效果其實相當；只不過直接通過eval執行腳本，這樣避免多一次操作了redis而已，縮短了原子操作的間隔。(如有不同見解請留言探討)；同樣這裏創建個get方式的api來測試：

    @GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
    public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
        return jedisConfig.delnx(key, val);
    }

注意的是delnx時，需要傳遞創建鎖時的value，因爲通過et的value與delnx的value來判斷是否是持有鎖的操作請求，只有value一樣才允許del；

模擬搶單動作(10w個人開搶)

有了上面對分佈式鎖的粗略基礎，我們模擬下10w人搶單的場景，其實就是一個併發操作請求而已，由於環境有限，只能如此測試；如下初始化10w個用戶，並初始化庫存，商品等信息，如下代碼：


import com.example.redis.config.JedisConfig;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.IntStream;

/**
 * @author v_vllchen
 */
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {
    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    @Resource
    private JedisConfig jedisConfig;


    //總庫存
    private long stock = 0;
    //商品key名字
    private String goodsKey = "goods_key";
    //獲取鎖的超時時間 秒
    private int timeout = 30 * 1000;

    @GetMapping("/getOrder")
    public List<String> getOrder() {
        //搶到商品的用戶
        List<String> shopUsers = new ArrayList<>();
        //構造很多用戶
        List<String> users = new ArrayList<>();
        IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
            users.add("測試用戶-" + b);
        });

        //初始化庫存
        stock = 10;
        //模擬開搶
        users.parallelStream().forEach(b -> {
            String shopUser = start(b);
            if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
                shopUsers.add(shopUser);
            }
        });

        return shopUsers;
    }
    /**
     * 模擬搶單動作
     *
     * @param b
     * @return
     */
    private String start(String b) {
        //用戶開搶時間
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        //未搶到的情況下，30秒內繼續獲取鎖
        while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
            //商品是否剩餘
            if (stock <= 0) {
                break;
            }
            if (jedisConfig.setnx(goodsKey, b)) {
                //用戶b拿到鎖
                logger.info("用戶{}拿到鎖...", b);
                try {
                    //商品是否剩餘
                    if (stock <= 0) {
                        break;
                    }
                    //模擬生成訂單耗時操作，方便查看：神牛-50 多次獲取鎖記錄
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //搶購成功，商品遞減，記錄用戶
                    stock -= 1;
                    //搶單成功跳出
                    logger.info("用戶{}搶單成功跳出...所剩庫存：{}", b, stock);

                    return b + "搶單成功，所剩庫存：" + stock;
                } finally {
                    logger.info("用戶{}釋放鎖...", b);
                    //釋放鎖
                    jedisConfig.delnx(goodsKey, b);
                }
            } else {
                //用戶b沒拿到鎖，在超時範圍內繼續請求鎖，不需要處理
//                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
//                    logger.info("用戶{}等待獲取鎖...", b);
//                }
            }
        }
        return "";
    }

    @GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
    public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
        return jedisConfig.setnx(key, val);
    }
    @GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
    public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
        return jedisConfig.delnx(key, val);
    }


}

這裏實現的邏輯是：

parallelStream()：並行流模擬多用戶搶購
(startTime + timeout) >=
System.currentTimeMillis()：判斷未搶成功的用戶，timeout秒內繼續獲取鎖
獲取鎖前和後都判斷庫存是否還足夠
jedisCom.setnx(shangpingKey, b)：用戶獲取搶購鎖
獲取鎖後並下單成功，最後釋放鎖：jedisCom.delnx(shangpingKey, b)

項目已上傳到GitHub中，可以下載自己看

源碼地址

結語：

終於實現了該問題，也通過代碼的實現瞭解了分佈式鎖的邏輯，也懂了該如何操作Redis鎖。

SpringBoot + Redis 分佈式鎖：模擬搶單(附實現源碼)

前言

結語：

我是一個走在學習路上、膜拜大佬的程序員！

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