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Redis分布式鎖 分段加鎖思想實作 分段鎖

2020-09-11 04:38:38 軟體設計

Redis分布式鎖 分段加鎖思想實作 分段鎖

一、前言

? 這里我簡單說一下,代碼可能沒那么完美,希望各位大佬可以多多指點!!!要是有測驗能力的兄弟可以幫我測一下,我這個分段加鎖我是全部都在Redis中實作主要用到的技術就是Lua腳本

二、建議

? 建議搭配訊息佇列使用,防止一下進來太多請求,達到一個削峰的效果,

三、簡述

? 嘗試加鎖: 首先當一個請求發送過來了,嘗試獲取分段鎖得時候會查出所有的分段倉庫的key并嘗試創建標識如果成功回傳倉庫的KEY不成功就進行下個倉庫KEY的如果成功了會使用倉庫的KEY創建一個標識來鎖定這個庫存并添加過期時間然后回傳一個 倉庫的KEY,

? 解鎖:根據之前那個 倉庫的KEY 查出用戶唯一標識然后和我們解鎖傳入的用戶id進行比較看看是否相對再決定是否釋放這個鎖,釋放鎖的時候我們會檢查庫存如果為0那么順便洗掉庫存提高下次鎖獲取的效率,

在這里插入圖片描述
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四、流程圖

在這里插入圖片描述

五、核心代碼

Lua腳本部分為了方便各位大神查看我單獨寫一個代碼塊


//TRY_LOCK
if redis.call("EXISTS",KEYS[1]) > 0 then
    local kus = redis.call("HKEYS",KEYS[1]);
    for i = 1, #kus do
        if redis.call('setnx',kus[i],ARGV[1]) > 0 then
            redis.call('expire', kus[i], ARGV[2])
            return kus[i];
        end
    end
else
    return nil;
end

//DECR
local kusName = KEYS[1]; local key = KEYS[2];
local uid =  redis.call('get',key);
local kuName = redis.call('HGET',kusName,key);
local kuNum = redis.call('get',kuName);
if redis.call("EXISTS",kusName) > 0 then
    if KEYS[3] == uid then
        if kuNum ~= nil and tonumber(kuNum) <= 1 then
            return redis.call('DECR',kuName);
        else
            return null;
        end
    end
else
    return -1;
end

//UN_LOCK
local kusName = KEYS[1];
local key = KEYS[2];
local uid =  redis.call('get',key);
local kuName = redis.call('HGET',kusName,key);
local kuNum = redis.call('get',kuName);
if uid == KEYS[3] then
    if kuNum ~=nil and tonumber(kuNum) <= 0 then
        redis.call('hdel',kusName,key);
        redis.call('del',kuName);
    end
    return redis.call('del',key);
end
return false;
package com.suoxin.core.lock;

import com.suoxin.utils.RedisTools;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * @author 所心
 * @create 2020-09-01 下午 5:11
 * @description Redis分段鎖
 */
public class RedisDistributedLock {

    Logger log = LoggerFactory.getLogger(RedisDistributedLock.class);

    @Resource
    private RedisTools tools;
	//這里我使用得是lua得方式
    private static final String TRY_LOCK = "if redis.call('EXISTS',KEYS[1]) > 0 then local kus = redis.call('HKEYS',KEYS[1]); for i = 1, #kus do if redis.call('setnx',kus[i],ARGV[1]) > 0 then redis.call('expire', kus[i], ARGV[2]) return kus[i]; end end else return nil; end";
    private static final String DECR = "local kusName = KEYS[1]; local key = KEYS[2]; local uid =  redis.call('get',key); local kuName = redis.call('HGET',kusName,key); local kuNum = redis.call('get',kuName); if KEYS[3] == uid then if kuNum ~= nil and tonumber(kuNum) >= 1 then return redis.call('DECR',kuName); else return nil; end end";
    private static final String UN_LOCK = "local kusName = KEYS[1]; local key = KEYS[2]; local uid =  redis.call('get',key); local kuName = redis.call('HGET',kusName,key); local kuNum = redis.call('get',kuName); if uid == KEYS[3] then if kuNum ~=nil and tonumber(kuNum) <= 0 then redis.call('hdel',kusName,key); redis.call('del',kuName); end return redis.call('del',key); end return false;";

    private String KUS_NAME = null;
    private String UNIQUE_ID = null;
    private String EXPIRE = "60";
    private String KEY_ID = null;

    /**
     *
     * @param KUS_NAME 分段庫名稱
     * @param UNIQUE_ID 唯一標識
     * @param EXPIRE 過期時間 以秒為單位
     */
    public RedisDistributedLock(String KUS_NAME, String UNIQUE_ID, String EXPIRE) {
        this.KUS_NAME = KUS_NAME;
        this.UNIQUE_ID = UNIQUE_ID;
        this.EXPIRE = EXPIRE;
        //log.info("引數初始化:===>總倉庫名稱: {}, 唯一標識: {}, 過期時間: {}",KUS_NAME,UNIQUE_ID,EXPIRE);
    }

    /**
     *  初始化工具類
     * @param tools
     */
    public void setTools(RedisTools tools) {
        this.tools = tools;
    }

    /**
     * 獲取鎖 前面設定的時間就是鎖得過期時間
     * @return
     */
    public boolean tryLock(){
        List<String> keys = Arrays.asList(KUS_NAME);
        List<String> args = Arrays.asList(UNIQUE_ID,EXPIRE);
        Object result = tools.luaScript(TRY_LOCK, keys, args);
        if (result != null && (result.toString().length() > 3)){
            this.KEY_ID = result.toString();
            //log.info("倉庫ID: {} 回傳結果: {} 獲取鎖成功",KEY_ID,result);
            return true;
        } else {
            //log.info("倉庫ID: {} 回傳結果: {} 獲取鎖失敗",KEY_ID,result);
            return false;
        }

    }

    /**
     * 原子性扣減
     * @return
     */
    public Integer decr(){
        Object result = null;
        if (KEY_ID != null){
            List<String> keys = Arrays.asList(KUS_NAME,KEY_ID,UNIQUE_ID);
            List<String> args = Arrays.asList();
            result = tools.luaScript(DECR,keys,args);
            if (result != null && !result.toString().isEmpty()){
                log.info("消費成功 回傳結果: {}",result);
                return 1;
            }else {
                //log.info("消費失敗 回傳結果: {}",result);
                return 0;
            }
        }
        log.info("已售空...{}"+ result);
        return -1;
    }

    /**
     * 釋放鎖
     */
    public void unLock(){
        if (KEY_ID != null){
            List<String> keys = Arrays.asList(KUS_NAME,KEY_ID,UNIQUE_ID);
            List<String> args = Arrays.asList();
            Object result = tools.luaScript(UN_LOCK, keys, args);
            //log.info("釋放鎖 回傳結果: {}",result);
        }
    }
}

工具類代碼:

package com.suoxin.utils;

import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.util.CollectionUtils;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author 所心
 * @create 2020-08-06 下午 11:01
 * @description RedisUtils 工具類
 */
public class RedisTools {

    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public void setRedisTemplate(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }
    
    /**
     * @param key   鍵
     * @param value 值
     * @return true成功 false失敗
     * 普通快取放入
     */
    public boolean set(String key, Object value) {
        try {
            redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
            return true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
    }
    
    /**
     * @param key 鍵
     * @param map 對應多個鍵值
     * @return true 成功 false 失敗
     *
     *  HashSet
     */
    public boolean hmset(String key, Map<String, Object> map) {
        try {
            redisTemplate.opsForHash().putAll(key, map);
            return true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
    }
            

    public Map<String, Object> clear() {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        try {
            // 獲取所有key
            Set<String> keys = redisTemplate.keys("*");
            assert keys != null;
            // 迭代
            Iterator<String> it1 = keys.iterator();
            while (it1.hasNext()) {
                // 回圈洗掉
                redisTemplate.delete(it1.next());
            }
            map.put("code", 1);
            map.put("msg", "清理全域快取成功");
            return map;
        } catch (Exception e) {
            map.put("code", -1);
            map.put("msg", "清理全域快取失敗");
            return map;
        }
    }

    public Object luaScript(String script, List<String> keys, List<String> args){
        return redisTemplate.execute((RedisCallback<Object>) connection -> {
            Object nativeConnection = connection.getNativeConnection();
            // 集群模式
            if (nativeConnection instanceof JedisCluster) {
                return ((JedisCluster) nativeConnection).eval(script, keys, args);
            }
            // 單機模式
            else if (nativeConnection instanceof Jedis) {
                return ((Jedis) nativeConnection).eval(script, keys, args);
            }
            return false;
        });
    }
}

六、測驗Controller

package com.suoxin.controller;

import com.suoxin.core.lock.RedisDistributedLock;
import com.suoxin.utils.RedisTools;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * @author 所心
 * @create 2020-09-03 下午 1:22
 * @description 測驗Controller
 */
@RestController
public class SeckillController {

    @Resource
    private RedisTools tools;

    private RedisDistributedLock lock = null;
	/**
     *
     * @param kuname Redis初始化得Redis庫名稱
     * @param allnum 庫存總數
     * @param subnum 分段數
     * @return 僅是測驗沒有寫太完美但是核心代碼還是五臟俱全得
     */
    @RequestMapping("/init")
    public Map<String,Object> init(@RequestParam("kuname") String kuname,@RequestParam("allnum") Integer allnum,@RequestParam("subnum") Integer subnum){

        ConcurrentHashMap<String, Object> map = new ConcurrentHashMap();
        int max=100000,min=1000;
        for (int i = 0; i < (allnum/subnum); i++) {

            long nowtime = System.currentTimeMillis();
            int ran2 = (int) (Math.random()*(max-min)+min);

            map.put(UUID.randomUUID().toString(), Long.parseLong(nowtime+""+ran2));
            tools.set(nowtime+""+ran2, subnum);
        }
        tools.hmset(kuname, map);

        Map<String, Object> map1 = new HashMap<>();
        map1.put("msg","成功");
        return map1;
    }
	/**
     *
     * @param kuname 初始化時得Redis倉庫名稱
     * @param timeout 超時時間
     * @return
     */
    @RequestMapping("/seckill")
    public Map<String, Object> seckill(@RequestParam("kuname") String kuname,@RequestParam(value = "timeout",defaultValue = "5") String timeout){
        Map<String, Object> map1 = new HashMap<>();
        long run = System.currentTimeMillis();
        //初始化鎖
        lock = new RedisDistributedLock(kuname, UUID.randomUUID().toString(), timeout);
        lock.setTools(tools);
        try {
            //獲取鎖
            if (lock.tryLock()) {
                map1.put("msg","恭喜您搶到了!!!:" + lock.decr());
            } else {
                map1.put("msg","很遺憾您沒有搶到 ╥﹏╥...");
            }
        } finally {
            //計算時間
            long end  = System.currentTimeMillis();
            map1.put("elapsedTime","耗時:===>"+ (end-run) +"ms");
            //釋放鎖
            lock.unLock();
            return map1;
        }
    }
}

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    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more