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Redis - 分布式鎖實(shí)現(xiàn)以及相關(guān)問(wèn)題解決方案
1.分布式鎖是什么？
1.1 分布式鎖設(shè)計(jì)目的
1.2 分布式鎖設(shè)計(jì)要求
1.3 分布式鎖設(shè)計(jì)思路
2.分布式鎖實(shí)現(xiàn)
3.分布式鎖實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決方案
3.1 服務(wù)宕機(jī)造成死鎖
3.1.1 Lua腳本命令連用
3.1.2 RedisConnection命令連用
3.1.3 升級(jí)高版本Redis
3.2 業(yè)務(wù)時(shí)間大于鎖超時(shí)時(shí)間
3.2.1 解鎖錯(cuò)位問(wèn)題
3.2.2 業(yè)務(wù)并發(fā)執(zhí)行問(wèn)題
3.2.3 可重入鎖
4.總結(jié)
Redis - 分布式鎖實(shí)現(xiàn)以及相關(guān)問(wèn)題解決方案
1.分布式鎖是什么？
?分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)或不同系統(tǒng)之間共同訪問(wèn)共享資源的一種鎖實(shí)現(xiàn)。如果不同的系統(tǒng)或同一個(gè)系統(tǒng)的不同主機(jī)之間共享了某個(gè)資源時(shí)，往往通過(guò)互斥來(lái)防止彼此之間的干擾。實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方式有很多，可以通過(guò)各種中間件來(lái)進(jìn)行分布式鎖的設(shè)計(jì)，包括Redis、Zookeeper等，這里我們主要介紹Redis如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖以及在整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和優(yōu)化解決方案。
1.1 分布式鎖設(shè)計(jì)目的
?可以保證在分布式部署的應(yīng)用集群中，同一個(gè)方法的同一操作只能被一臺(tái)機(jī)器上的一個(gè)線程執(zhí)行。分布式鎖至少包含以下三點(diǎn)：
具有互斥性。任意時(shí)刻只有一個(gè)服務(wù)持有鎖。
不會(huì)死鎖。即使持有鎖的服務(wù)異常崩潰沒(méi)有主動(dòng)解鎖后續(xù)也能夠保證其他服務(wù)可以拿到鎖。
加鎖和解鎖都需要是同一個(gè)服務(wù)。
1.2 分布式鎖設(shè)計(jì)要求
分布式鎖要是一把可重入鎖(同時(shí)需避免死鎖)。
分布式鎖有高可用的獲取鎖和釋放鎖功能。
分布式鎖獲取鎖和釋放鎖的性能要好
1.3 分布式鎖設(shè)計(jì)思路
使用SETNX命令獲取鎖(Key存在則返回0，不存在并且設(shè)置成功返回1)。
若返回0則不進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，若返回1則設(shè)置鎖Value為當(dāng)前服務(wù)器IP + 業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)，用于鎖釋放和鎖延期時(shí)判斷。同時(shí)使用EXPIRE命令給鎖設(shè)置一個(gè)合理的過(guò)期時(shí)間，避免當(dāng)前服務(wù)宕機(jī)鎖永久存在造成死鎖，并且設(shè)計(jì)需要保證可重入性。
執(zhí)行業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)執(zhí)行完成判斷當(dāng)前鎖Value是否為當(dāng)前服務(wù)器IP + 業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)，若相同則通過(guò)DEL或者EXPIRE設(shè)置為0釋放當(dāng)前鎖。
2.分布式鎖實(shí)現(xiàn)
?我們?cè)趯?shí)現(xiàn)分布式鎖的過(guò)程中大致思路就是上圖的整個(gè)流程，這里我們主要記住幾個(gè)要點(diǎn)：
鎖一定要設(shè)置失效時(shí)間，否則服務(wù)宕機(jī)鎖就會(huì)永久性存在，整個(gè)業(yè)務(wù)體系死鎖。
業(yè)務(wù)執(zhí)行完必須解鎖，可將加鎖和業(yè)務(wù)代碼放置try/catch中，解鎖流程放置finally中。
?若要用jar包方式后臺(tái)啟動(dòng)服務(wù)，可用 nohup java -jar jar包名稱(chēng) &命令。這里我們來(lái)看一下我們加解鎖的主要代碼。
ClusterLockJob.java
package com.springboot.schedule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.Enumeration;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class ClusterLockJob {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_";
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "ClusterLockJob";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean ifAbsent = false;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? //Boolean ifAbsent = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, currentValue,3600, TimeUnit.SECONDS);
? ? ? ? ? ? ifAbsent = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, currentValue);
? ? ? ? ? ? if(ifAbsent){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.expire(lockName,3600,TimeUnit.SECONDS);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(3000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("ClusterLockJob exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(ifAbsent){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
}
?這里我們給鎖Key設(shè)定了一個(gè)和業(yè)務(wù)相關(guān)的唯一標(biāo)示，用于當(dāng)前業(yè)務(wù)分布式鎖的相關(guān)操作，首先我們通過(guò)setIfAbsent也就是SETNX命令去加鎖，若成功我們給鎖加上失效時(shí)間并執(zhí)行業(yè)務(wù)結(jié)束后解鎖，否則重試或者結(jié)束等待下一次任務(wù)周期。這里我們不將服務(wù)打包多個(gè)部署在服務(wù)器上，直接本地修改端口啟動(dòng)三個(gè)項(xiàng)目?？聪陆Y(jié)果是否和我們預(yù)想一致。
port:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8081
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8081
Lock success,execute business,current time:1562122895372
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock success,execute business,current time:1562122905350
Lock success,execute business,current time:1562122910334
Lock success,execute business,current time:1562122915340
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
port:8081
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock success,execute business,current time:1562122940330
port:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock success,execute business,current time:1562122920341
Lock success,execute business,current time:1562122925392
Lock success,execute business,current time:1562122930407
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8081
Lock success,execute business,current time:1562122945340
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock success,execute business,current time:1562122955339
?當(dāng)我們同時(shí)開(kāi)啟三個(gè)服務(wù)，模擬分布式項(xiàng)目，可以看到當(dāng)我們執(zhí)行同一段業(yè)務(wù)代碼時(shí)，通過(guò)分布式鎖的實(shí)現(xiàn)達(dá)到了我們預(yù)期的目的，同時(shí)只會(huì)有一個(gè)服務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。
3.分布式鎖實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決方案
3.1 服務(wù)宕機(jī)造成死鎖
?上面我們通過(guò)我們之前的設(shè)計(jì)思路，去構(gòu)建了一個(gè)分布式鎖的實(shí)現(xiàn)，但是在真實(shí)的場(chǎng)景中我們需要考慮更多可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題。上面我們實(shí)現(xiàn)的思路整體是沒(méi)有問(wèn)題的，但是還需要考慮一些特殊情況。
?通過(guò)以上兩張圖我們可以知道，當(dāng)我們某個(gè)服務(wù)在成功獲取鎖之后，在還沒(méi)有給當(dāng)前鎖設(shè)置失效時(shí)間之前服務(wù)宕機(jī)，那么該鎖會(huì)永久存在，整個(gè)業(yè)務(wù)體系會(huì)形成死鎖。我們這里模擬這個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，先同時(shí)開(kāi)啟三個(gè)服務(wù)，然后當(dāng)某個(gè)服務(wù)設(shè)置鎖并未設(shè)置失效時(shí)間前我們把他給停止。
port:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8082
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:8606', transport: 'socket'
Lock success,execute business,current time:1562124770986
?當(dāng)8080端口服務(wù)獲取到鎖未設(shè)置鎖失效時(shí)間時(shí)我們將其停止。觀察另外兩個(gè)服務(wù)獲取鎖情況。
port:8081
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
port:8082
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
Lock fail,current lock belong to:192.168.126.1:8080
?果然另外兩個(gè)服務(wù)是會(huì)無(wú)止盡獲取鎖失敗，進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)拿不到鎖的情況，此時(shí)就出現(xiàn)了我們所說(shuō)的服務(wù)提供異常造成的死鎖問(wèn)題，這里我們有幾種解決辦法介紹給大家，主要的解決思路都是使SETNX和SETEX包裝成一個(gè)整體使其具有原子性來(lái)解決。
3.1.1 Lua腳本命令連用
?Redis2.6.0版本起，通過(guò)內(nèi)置的Lua解釋器，可以使用EVAL命令對(duì)Lua腳本進(jìn)行求值。關(guān)于Lua大家可以自己去了解，使用起來(lái)的話很簡(jiǎn)單。Redis使用單個(gè)Lua解釋器去運(yùn)行所有腳本，并且也保證腳本會(huì)以原子性的方式執(zhí)行，即當(dāng)某個(gè)腳本正在運(yùn)行時(shí)不會(huì)有其他腳本或Redis命令被執(zhí)行。這和使用MULTI/EXEC包圍的事務(wù)類(lèi)似。在其他客戶端看來(lái)，腳本的效果要么是不可見(jiàn)的，要么是已完成的。關(guān)于EVAL命令使用可以參考Redis 命令參考 ? Script(腳本)。
?通過(guò)Redis對(duì)Lua腳本保持原子性的支持，我們可以利用此特性去實(shí)現(xiàn)SETNX和SETEX并用，包裝成一個(gè)整體執(zhí)行。這里我們主要有以下幾個(gè)步驟：
資源文件目錄新建.lua文件并且編寫(xiě)lua腳本
代碼中傳遞參數(shù)執(zhí)行腳本
setnx_ex.lua
local lockKey = KEYS[1]
local lockValue = KEYS[2]
local result_nx = redis.call('SETNX',lockKey,lockValue)
if result_nx == 1 then
? ? local result_ex = redis.call('EXPIRE',lockKey,3600)
? ? return result_ex
else
? ? return result_nx
end
LuaClusterLockJob.java
package com.springboot.schedule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* lua腳本命令連用 保證原子性
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class LuaClusterLockJob {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_lua_";
? ? private DefaultRedisScript<Boolean> lockLuaScript;
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "LuaClusterLockJob";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean luaResult = false;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? luaResult = luaScript(lockName,currentValue);
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(3000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("ClusterLockJob exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScript(String key,String value){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("setnx_ex.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
}
?這里我們通過(guò)DefaultRedisScript去執(zhí)行我們編寫(xiě)的Lua腳本，達(dá)到了NX和EX連用保證原子性的目的。
3.1.2 RedisConnection命令連用
?由于redisTemplate本身通過(guò)valueOperation無(wú)法實(shí)現(xiàn)命令連用，但是我們可以通過(guò)RedisConnection這種方式去實(shí)現(xiàn)命令連用。
RedisConnectionLockJob .java
package com.springboot.schedule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.dao.DataAccessException;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisStringCommands;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.data.redis.core.types.Expiration;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.Enumeration;
/**
* RedisConnection 實(shí)現(xiàn)命令連用
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class RedisConnectionLockJob {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_redisconnection_";
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "RedisConnectionLockJob";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Long timeout = 3600L;
? ? ? ? Boolean result = false;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? result = setLock(lockName,currentValue,timeout);
? ? ? ? ? ? if(result){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(3000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("ClusterLockJob exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(result){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
? ? /**
? ? * 設(shè)置鎖
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @param timeout
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean setLock(String key,String value,Long timeout){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? return (Boolean)redisTemplate.execute(new RedisCallback<Boolean>() {
? ? ? ? ? ? ? ? @Override
? ? ? ? ? ? ? ? public Boolean doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return connection.set(key.getBytes(), value.getBytes(), Expiration.seconds(timeout), RedisStringCommands.SetOption.ifAbsent());
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? });
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("setLock Exception:" + e);
? ? ? ? }
? ? ? ? return false;
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取Key->Value
? ? * @param key
? ? * @return
? ? */
? ? public String get(String key){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? byte[] result = (byte[]) redisTemplate.execute(new RedisCallback<byte[]>() {
? ? ? ? ? ? ? ? @Override
? ? ? ? ? ? ? ? public byte[] doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return connection.get(key.getBytes());
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? });
? ? ? ? ? ? if(result.length > 0){
? ? ? ? ? ? ? ? return new String(result);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("setLock Exception:" + e);
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
}
?我們借助RedisConnection很輕松地實(shí)現(xiàn)了命令連用的功能。這里我們主要還是要多參考官方文檔，查看當(dāng)前版本支持哪些方法調(diào)用。
3.1.3 升級(jí)高版本Redis
?其實(shí)在提供Redis整合的團(tuán)隊(duì)里，由于分布式鎖頻繁的應(yīng)用也有所改進(jìn)，在高版本中通過(guò)RedisTemplate我們就可以實(shí)現(xiàn)NX和EX的連用。
package com.springboot.schedule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.Enumeration;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class ClusterLockJob {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_";
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "ClusterLockJob";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean ifAbsent = false;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? ifAbsent = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, currentValue,3600, TimeUnit.SECONDS);
? ? ? ? ? ? if(ifAbsent){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(3000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("ClusterLockJob exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(ifAbsent){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
}
?在高版本的使用中，我們更方便快捷就可以避免命令無(wú)法連用造成的問(wèn)題。
3.2 業(yè)務(wù)時(shí)間大于鎖超時(shí)時(shí)間
3.2.1 解鎖錯(cuò)位問(wèn)題
?我們?cè)囅胍粋€(gè)場(chǎng)景，當(dāng)我們A線程加鎖成功執(zhí)行業(yè)務(wù)，但是由于業(yè)務(wù)時(shí)間大于鎖超時(shí)時(shí)間，當(dāng)鎖超時(shí)之后B線程加鎖成功開(kāi)始執(zhí)行業(yè)務(wù)，此時(shí)A線程業(yè)務(wù)執(zhí)行結(jié)束，進(jìn)行解鎖操作。很多同學(xué)此時(shí)是沒(méi)有考慮這種情況的，這種情況下就會(huì)造成B線程加的鎖被A線程錯(cuò)位解掉，造成一種無(wú)鎖的情況，另外的線程再競(jìng)爭(zhēng)鎖發(fā)現(xiàn)無(wú)鎖又可以進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。
?這里我們主要提供幾個(gè)思路。第一個(gè)思路就是在我們解鎖時(shí)我們需要比對(duì)當(dāng)前鎖的內(nèi)容是否屬于當(dāng)前線程鎖加的鎖，若是才進(jìn)行解鎖操作。第二個(gè)思路就是我們?cè)阪i內(nèi)容比較時(shí)需要先從Redis中取出當(dāng)前鎖內(nèi)容，如果此時(shí)取值仍然為A線程占用，當(dāng)前取值就是A線程的鎖內(nèi)容，但是在下一刻鎖超時(shí)導(dǎo)致B線程拿到了鎖，此時(shí)A鎖取到的值就是一個(gè)臟數(shù)據(jù)，所以我們要通過(guò)之前我們解決問(wèn)題的思想，將取值和比較以及解鎖封裝成一個(gè)原子性操作。這里我們依然通過(guò)Lua腳本可以實(shí)現(xiàn)，來(lái)看下如何達(dá)到這種目的的吧。
release_lock.lua
--
-- Created by IntelliJ IDEA.
-- User: hzk
-- Date: 2019/7/3
-- Time: 18:31
-- To change this template use File | Settings | File Templates.
--
local lockKey = KEYS[1]
local lockValue = KEYS[2]
local result_get = redis.call('get',lockKey);
if lockValue == result_get then
? ? local result_del = redis.call('del',lockKey)
? ? return result_del
else
? ? return false;
end
LuaClusterLockJob2.java
package com.springboot.schedule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
/**
* lua腳本命令連用 保證原子性
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class LuaClusterLockJob2 {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_lua_";
? ? private DefaultRedisScript<Boolean> lockLuaScript;
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "LuaClusterLockJob2";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean luaResult = false;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? luaResult = luaScript(lockName,currentValue);
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(3000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("LuaClusterLockJob2 exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
//? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? Boolean releaseLock = luaScriptReleaseLock(lockName, currentValue);
if(releaseLock){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock success");
? ? ? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock fail");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScript(String key,String value){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("setnx_ex.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本(釋放鎖)
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScriptReleaseLock(String key,String value){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("release_lock.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
}
?通過(guò)Lua腳本我們解決了這個(gè)問(wèn)題，大家可以動(dòng)手試試。
3.2.2 業(yè)務(wù)并發(fā)執(zhí)行問(wèn)題
?我們大家在使用分布式鎖的時(shí)候需要思考一個(gè)問(wèn)題，那就是鎖超時(shí)時(shí)間如何設(shè)置？如果業(yè)務(wù)中包含了一些請(qǐng)求或者排隊(duì)操作，都可能會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)時(shí)間被大幅拉長(zhǎng)，業(yè)務(wù)并未執(zhí)行完成鎖就已經(jīng)失效，此時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)業(yè)務(wù)同時(shí)在執(zhí)行的情況。如果對(duì)并發(fā)要求嚴(yán)格的業(yè)務(wù)，那這就是不可接受的，所以我們就需要去思考如何才能避免這種情況。
?在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們的思路主要是通過(guò)開(kāi)啟一個(gè)守護(hù)線程去周期性進(jìn)行檢測(cè)續(xù)時(shí)，直接上代碼更直觀，這里有幾個(gè)需要注意的地方：
在續(xù)時(shí)鎖的時(shí)候，我們需要檢測(cè)當(dāng)前鎖需要續(xù)時(shí)的鎖是否是當(dāng)前線程鎖占有，此時(shí)涉及取值和設(shè)時(shí)兩個(gè)操作，考慮到之前的并發(fā)情況，我們?nèi)匀徊捎肔ua腳本去實(shí)現(xiàn)續(xù)時(shí)。
開(kāi)啟的守護(hù)線程執(zhí)行頻率需要控制，不可頻繁執(zhí)行造成資源浪費(fèi)，我們這里以2/3過(guò)期時(shí)間周期去檢測(cè)執(zhí)行。
當(dāng)我們業(yè)務(wù)執(zhí)行完成，該守護(hù)線程需要被銷(xiāo)毀，不可無(wú)限制執(zhí)行。
ExpandLockExpireTask .java
package com.springboot.task;
import com.springboot.schedule.LuaClusterLockJob2;
/**
* 鎖續(xù)時(shí)任務(wù)
* @author hzk
* @date 2019/7/4
*/
public class ExpandLockExpireTask implements Runnable {
? ? private String key;
? ? private String value;
? ? private long expire;
? ? private boolean isRunning;
? ? private LuaClusterLockJob2 luaClusterLockJob2;
? ? public ExpandLockExpireTask(String key, String value, long expire, LuaClusterLockJob2 luaClusterLockJob2) {
? ? ? ? this.key = key;
? ? ? ? this.value = value;
? ? ? ? this.expire = expire;
? ? ? ? this.luaClusterLockJob2 = luaClusterLockJob2;
? ? ? ? this.isRunning = true;
? ? }
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? //任務(wù)執(zhí)行周期
? ? ? ? long waitTime = expire * 1000 * 2 / 3;
? ? ? ? while (isRunning){
? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(waitTime);
? ? ? ? ? ? ? ? if(luaClusterLockJob2.luaScriptExpandLockExpire(key,value,expire)){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock expand expire success! " + value);
? ? ? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? stopTask();
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? private void stopTask(){
? ? ? ? isRunning = false;
? ? }
}
LuaClusterLockJob2.java
package com.springboot.schedule;
import com.springboot.task.ExpandLockExpireTask;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
/**
* lua腳本命令連用 保證原子性
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class LuaClusterLockJob2 {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_lua_";
? ? private DefaultRedisScript<Boolean> lockLuaScript;
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "LuaClusterLockJob2";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean luaResult = false;
? ? ? ? Long expire = 30L;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? luaResult = luaScript(lockName,currentValue,expire);
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖成功，設(shè)置失效時(shí)間
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? ? ? ? ? //開(kāi)啟守護(hù)線程 定期檢測(cè) 續(xù)鎖
? ? ? ? ? ? ? ? ExpandLockExpireTask expandLockExpireTask = new ExpandLockExpireTask(lockName,currentValue,expire,this);
? ? ? ? ? ? ? ? Thread thread = new Thread(expandLockExpireTask);
? ? ? ? ? ? ? ? thread.setDaemon(true);
? ? ? ? ? ? ? ? thread.start();
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(600 * 1000);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("LuaClusterLockJob2 exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
//? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? Boolean releaseLock = luaScriptReleaseLock(lockName, currentValue);
? ? ? ? ? ? ? ? if(releaseLock){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock success");
? ? ? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock fail");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScript(String key,String value,Long expire){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("setnx_ex.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? params.add(String.valueOf(expire));
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本(釋放鎖)
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScriptReleaseLock(String key,String value){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("release_lock.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本(鎖續(xù)時(shí))
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @param expire
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScriptExpandLockExpire(String key,String value,Long expire){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("expand_lock_expire.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? params.add(String.valueOf(expire));
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
}
setnx_ex.lua
--
-- Created by IntelliJ IDEA.
-- User: hzk
-- Date: 2019/7/4
-- Time: 15:19
-- To change this template use File | Settings | File Templates.
--
local lockKey = KEYS[1]
local lockValue = KEYS[2]
local expire = KEYS[3]
local result_nx = redis.call('SETNX',lockKey,lockValue)
if result_nx == 1 then
? ? local result_ex = redis.call('EXPIRE',lockKey,expire)
? ? return result_ex
else
? ? return result_nx
end
release_lock.lua
--
-- Created by IntelliJ IDEA.
-- User: hzk
-- Date: 2019/7/3
-- Time: 18:31
-- To change this template use File | Settings | File Templates.
--
local lockKey = KEYS[1]
local lockValue = KEYS[2]
local result_get = redis.call('get',lockKey);
if lockValue == result_get then
? ? local result_del = redis.call('del',lockKey)
? ? return result_del
else
? ? return false;
end
expand_lock_expire.lua
--
-- Created by IntelliJ IDEA.
-- User: hzk
-- Date: 2019/7/4
-- Time: 15:19
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local lockKey = KEYS[1]
local lockValue = KEYS[2]
local expire = KEYS[3]
local result_get = redis.call('GET',lockKey);
if lockValue == result_get then
? ? local result_expire = redis.call('EXPIRE',lockKey,expire)
? ? return result_expire
else
? ? return false;
end
?這里大家可以自己動(dòng)手去實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，當(dāng)我們?cè)O(shè)置30s過(guò)期時(shí)間，業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間設(shè)置遠(yuǎn)大于30s時(shí)，是否每20s會(huì)進(jìn)行一次續(xù)時(shí)操作。
3.2.3 可重入鎖
?我們之前在考慮服務(wù)崩潰或者服務(wù)器宕機(jī)時(shí)，想到了鎖會(huì)變成永久性質(zhì)，造成死鎖的情況以及如何去解決。這里我們?cè)偌?xì)想一下，如果我們A服務(wù)獲取到鎖并且設(shè)置成功失效時(shí)間，此時(shí)服務(wù)宕機(jī)，那么其他所有服務(wù)都需要等待一個(gè)周期之后才會(huì)有新的業(yè)務(wù)可以獲取鎖去執(zhí)行。這里我們就要考慮一個(gè)可重入性，若我們當(dāng)前A服務(wù)崩潰之后立刻恢復(fù)，那么我們是否需要允許該服務(wù)可以重新獲取該鎖權(quán)限，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單，只需要在加鎖失敗之后驗(yàn)證當(dāng)前鎖內(nèi)容是否和當(dāng)前服務(wù)所匹配即可。
LuaClusterLockJob2 .java
package com.springboot.schedule;
import com.springboot.task.ExpandLockExpireTask;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* lua腳本命令連用 保證原子性
* @author hzk
* @date 2019/7/2
*/
@Component
public class LuaClusterLockJob2 {
? ? @Autowired
? ? private RedisTemplate redisTemplate;
? ? @Value("${server.port}")
? ? private String port;
? ? public static final String LOCK_PRE = "lock_prefix_lua_";
? ? private DefaultRedisScript<Boolean> lockLuaScript;
? ? @Scheduled(cron = "0/5 * * * * *")
? ? public void lock(){
? ? ? ? String lockName = LOCK_PRE + "LuaClusterLockJob2";
? ? ? ? String currentValue = getHostIp() + ":" + port;
? ? ? ? Boolean luaResult = false;
? ? ? ? Long expire = 60L;
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? //設(shè)置鎖
? ? ? ? ? ? luaResult = luaScript(lockName,currentValue,expire);
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? ? //開(kāi)啟守護(hù)線程 定期檢測(cè) 續(xù)鎖
? ? ? ? ? ? ? ? executeBusiness(lockName,currentValue,expire);
? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? //獲取鎖失敗
? ? ? ? ? ? ? ? String value = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? //校驗(yàn)鎖內(nèi)容 支持可重入性
? ? ? ? ? ? ? ? if(currentValue.equals(value)){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Boolean expireResult = redisTemplate.expire(lockName, expire, TimeUnit.SECONDS);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if(expireResult){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? executeBusiness(lockName,currentValue,expire);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("Lock fail,current lock belong to:" + value);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch (Exception e){
? ? ? ? ? ? System.out.println("LuaClusterLockJob2 exception:" + e);
? ? ? ? }finally {
? ? ? ? ? ? if(luaResult){
? ? ? ? ? ? ? ? //若分布式鎖Value與本機(jī)Value一致，則當(dāng)前機(jī)器獲得鎖，進(jìn)行解鎖
//? ? ? ? ? ? ? ? redisTemplate.delete(lockName);
? ? ? ? ? ? ? ? Boolean releaseLock = luaScriptReleaseLock(lockName, currentValue);
? ? ? ? ? ? ? ? if(releaseLock){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock success");
? ? ? ? ? ? ? ? }else{
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("release lock fail");
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
? ? /**
? ? * 獲取本機(jī)內(nèi)網(wǎng)IP地址方法
? ? * @return
? ? */
? ? private static String getHostIp(){
? ? ? ? try{
? ? ? ? ? ? Enumeration<NetworkInterface> allNetInterfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
? ? ? ? ? ? while (allNetInterfaces.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? NetworkInterface netInterface = (NetworkInterface) allNetInterfaces.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? Enumeration<InetAddress> addresses = netInterface.getInetAddresses();
? ? ? ? ? ? ? ? while (addresses.hasMoreElements()){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? InetAddress ip = (InetAddress) addresses.nextElement();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (ip != null
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip instanceof Inet4Address
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && !ip.isLoopbackAddress() //loopback地址即本機(jī)地址，IPv4的loopback范圍是127.0.0.0 ~ 127.255.255.255
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? && ip.getHostAddress().indexOf(":")==-1){
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return ip.getHostAddress();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }catch(Exception e){
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? return null;
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScript(String key,String value,Long expire){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("setnx_ex.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? params.add(String.valueOf(expire));
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本(釋放鎖)
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScriptReleaseLock(String key,String value){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("release_lock.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行l(wèi)ua腳本(鎖續(xù)時(shí))
? ? * @param key
? ? * @param value
? ? * @param expire
? ? * @return
? ? */
? ? public Boolean luaScriptExpandLockExpire(String key,String value,Long expire){
? ? ? ? lockLuaScript = new DefaultRedisScript<Boolean>();
? ? ? ? lockLuaScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("expand_lock_expire.lua")));
? ? ? ? lockLuaScript.setResultType(Boolean.class);
? ? ? ? //封裝傳遞腳本參數(shù)
? ? ? ? ArrayList<Object> params = new ArrayList<>();
? ? ? ? params.add(key);
? ? ? ? params.add(value);
? ? ? ? params.add(String.valueOf(expire));
? ? ? ? return (Boolean) redisTemplate.execute(lockLuaScript, params);
? ? }
? ? /**
? ? * 執(zhí)行業(yè)務(wù)
? ? * @param lockName
? ? * @param currentValue
? ? * @param expire
? ? */
? ? private void executeBusiness(String lockName,String currentValue,Long expire) throws InterruptedException {
? ? ? ? System.out.println("Lock success,execute business,current time:" + System.currentTimeMillis());
? ? ? ? //開(kāi)啟守護(hù)線程 定期檢測(cè) 續(xù)鎖
? ? ? ? ExpandLockExpireTask expandLockExpireTask = new ExpandLockExpireTask(lockName,currentValue,expire,this);
? ? ? ? Thread thread = new Thread(expandLockExpireTask);
? ? ? ? thread.setDaemon(true);
? ? ? ? thread.start();
? ? ? ? Thread.sleep(600 * 1000);
? ? }
}
4.總結(jié)
?通過(guò)循序漸進(jìn)對(duì)分布式鎖的了解以及如果動(dòng)手去實(shí)現(xiàn)，想必大家都有了一個(gè)比較清晰的了解。這里我們還針對(duì)在整個(gè)分布式鎖應(yīng)用中可能存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析以及解決。其實(shí)關(guān)于分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方式還有很多，這里我們只是針對(duì)Redis實(shí)現(xiàn)了分布式鎖，并且可能還有一些我們沒(méi)有考慮到的問(wèn)題，只有在實(shí)際應(yīng)用中才會(huì)深入去研究探索。近年來(lái)分布式系統(tǒng)越來(lái)越流行的情況下，分布式鎖出現(xiàn)頻率已經(jīng)十分頻繁，所以大家有精力還是可以去補(bǔ)充這方面的知識(shí)，之后我可能會(huì)介紹一下其他實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方式，如果有問(wèn)題還希望大家提出，我也可以學(xué)習(xí)改正，共同進(jìn)步。
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