目錄

一、鎖的使用場景

二、如何實現(xiàn)控制？

三、單臺服務器使用鎖的場景

四、分布式鎖

五、Redis 實現(xiàn)分布式鎖及存在問題

六、Redisson 實現(xiàn)分布式鎖

七、定時任務＋鎖

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一、鎖的使用場景

1. 控制定時任務執(zhí)行

• 定時任務多次執(zhí)行浪費資源：多臺服務器到同一時間都執(zhí)行緩存預熱
• 臟數(shù)據(jù)：多臺服務器重復插入數(shù)據(jù)

2. 買票場景

• 只有一百張票，用戶買票時判斷剩余票的數(shù)量，還有剩余執(zhí)行票數(shù)減一的操作
• 只剩一張票了，此時多個用戶來買票，判斷票都是有剩余，但是第一個用戶買完之后就沒票了，其他用戶也執(zhí)行了票數(shù)減一的操作，出現(xiàn)超賣現(xiàn)象

3. 需求：控制定時任務 / 需要加鎖的任務在同一時間只能有一臺服務器執(zhí)行

二、如何實現(xiàn)控制？

以定時任務為例

1.?分離定時任務程序和主程序，只在一臺服務器運行定時任務=>成本太大

2.?寫死配置，每個服務器都執(zhí)行定時任務，但是只有 IP?符合配置的服務器才真實執(zhí)行業(yè)務邏輯，其他的直接返回。成本最低；但是我們的 IP 可能是不固定的，把 IP 寫的太死了

3.?動態(tài)配置，配置是可以輕松的、很方便地更新的（代碼無需重啟，項目無需重新部署），但是只有 IP?符合配置的服務器才真實執(zhí)行業(yè)務邏輯。

• 讀取數(shù)據(jù)庫中的配置

• Redis

• 配置中心（Nacos、Apollo、Spring Cloud Config）

• 問題：服務器多了、IP 不可控還是很麻煩，還是要人工修改

4.?分布式鎖：只有搶到鎖的服務器才能執(zhí)行業(yè)務邏輯

• 壞處：增加成本
• 好處：不用手動配置，多少個服務器都一樣

三、單臺服務器使用鎖的場景

1. Java 實現(xiàn)同步鎖：synchronized 關(guān)鍵字

2. 鎖存在 JVM 中，每臺 JVM 獨立，不共享鎖，多機部署鎖會失效（多個線程都會獲取到不同 JVM 中的同一名稱的鎖）

3. 單機就會存在單點故障

四、分布式鎖

1. 為什么需要分布式鎖？

• 普通鎖的缺點：JVM 機分配的鎖在多臺 Tomcat 中不共享，鎖只對單個服務器有效
• 加鎖的重要性：資源有限 / 特定情況下只能有有限 / 唯一的線程獲取到鎖，執(zhí)行操作
• 分布式鎖：多進程可見且并且互斥的鎖

2. 如何實現(xiàn)分布式鎖？

實現(xiàn)分布式鎖的核心思想 /?怎么保證同一時間只有一臺服務器能搶到鎖？

• 先來的人先把數(shù)據(jù)改成自己的標識（服務器 IP），后來的人發(fā)現(xiàn)標識已存在，就搶鎖失敗，繼續(xù)等待
• 等先來的人執(zhí)行方法結(jié)束，把標識清空（釋放鎖），其他的人繼續(xù)搶鎖

• MySQL 數(shù)據(jù)庫：select for update 行級鎖（最簡單）
• 樂觀鎖（實際上沒有加鎖）：樂觀鎖認為線程安全問題只在少數(shù)情況下會發(fā)生，所以只要在數(shù)據(jù)更新時判斷是否有其他線程修改了數(shù)據(jù)
• Redis 實現(xiàn)互斥鎖：基于內(nèi)存，讀寫速度快
  • set nx ex：原子性、設(shè)置過期時間
  • lua 腳本：保證多條語句的原子性
• Zookeeper

五、Redis 實現(xiàn)分布式鎖及存在問題（誤刪鎖）

1. set nx ex

2. 釋放鎖

• 手動釋放：del lock
• 意外：服務器宕機，手動釋放鎖還未執(zhí)行
• 優(yōu)化：設(shè)置過期時間，若未手動釋放則等到過期時間到了就會自動釋放鎖

3. 誤刪鎖

• 線程 A 在執(zhí)行時阻塞，過了鎖的過期時間，鎖自動釋放
• 線程 B 嘗試獲取鎖，獲取成功，執(zhí)行業(yè)務
• A 阻塞之后繼續(xù)執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)束，釋放當前正在被線程 B 占有的鎖
• 線程 C 嘗試獲取鎖，獲取成功，執(zhí)行業(yè)務
• 出現(xiàn)線程 B 和線程 C 并發(fā)執(zhí)行的情況

4. 解決誤刪鎖

• 判斷當前鎖的占有線程是不是本線程
• 如果不是自己占有的鎖，就不去釋放（別人的鎖）

5. 改進鎖之后仍然存在問題：判斷鎖和釋放鎖的原子性問題

• 判斷鎖時是自己正在占有鎖
• 判斷鎖標識后，執(zhí)行釋放鎖之前，線程出現(xiàn)了阻塞，鎖到了過期時間，自動釋放
• 其他線程嘗試獲取鎖，獲取成功
• 阻塞之后執(zhí)行釋放鎖，還是把別人的鎖給釋放了
• 需要保證判斷鎖和釋放鎖操作的原子性：Lua 腳本

六、Redisson 實現(xiàn)分布式鎖

Github：https://github.com/redisson/redisson

官網(wǎng)：Redisson: Easy Redis Java client with features of In-Memory Data Grid

1. 定義

• Redisson 是一個在 Redis 基礎(chǔ)上實現(xiàn)的 Java 駐內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格
• 提供了一系列分布式的 Java 常用對象，還提供了許多分布式服務（各種分布式鎖的實現(xiàn)）

2. 自己編寫 Redisson 的配置，創(chuàng)建 RedissonClient

• 不推薦使用 spring-boot-starter 整合的 Redisson，版本迭代較快，容易發(fā)生沖突
• 創(chuàng)建 config 對象，添加 Redis 配置：讀取 application.yml 中的配置信息
• 創(chuàng)建 Redisson 實例，返回 Redisson 客戶端實例

/*** Redisson 配置* @author 樂小鑫* @version 1.0* @Date 2024-01-21-15:44*/
@Configuration
@ConfigurationProperties(prefix = "spring.redis")
@Data
public class RedissonConfig {private String host;private String port;private String password;@Beanpublic RedissonClient getRedissonClient() {// 1. 創(chuàng)建配置Config config = new Config();String redisAddress = String.format("redis://%s:%s", host, port);config.useSingleServer().setAddress(redisAddress).setPassword(password).setDatabase(3);// 2. 創(chuàng)建 Redisson 客戶端實例并返回RedissonClient redisson = Redisson.create(config);return redisson;}
}

3. 測試 Redisson 的功能實現(xiàn)

/*** @author 樂小鑫* @version 1.0* @Date 2024-01-21-15:53*/
@SpringBootTest
public class RedissonTest {@Resourceprivate RedissonClient redissonClient;@Testvoid test() {// listList<String> list = new ArrayList<>();list.add("ghost");System.out.println("List:" + list.get(0));RList<Object> rList = redissonClient.getList("test-list");rList.add("ghost");System.out.println("rList:" + rList.get(0));}
}

4. 看門狗機制的原理

• 監(jiān)聽當前線程，當前線程沒有執(zhí)行結(jié)束就每十秒續(xù)期一次
• 如果線程掛了（注意 Debug 模式時斷點過久也會被當成服務器宕機來處理），看門狗機制失效，則不會續(xù)期
• 參考文章：Redisson 分布式鎖的watch dog自動續(xù)期機制_redisson續(xù)期-CSDN博客

七、定時任務＋鎖

1. getLock()：獲取 Redisson 的鎖對象，需要指定鎖的名稱

2. tryLock()：嘗試獲取鎖（分布式鎖），獲取成功返回 true，可以指定重試獲取鎖的等待時間和鎖的釋放時間

• waitTime 設(shè)置為 0：嘗試獲取鎖獲取失敗，等待時間為 0，直接放棄獲取鎖（只嘗試一次），因為這里是用戶推薦列表的緩存預熱定時任務，如果獲取鎖失敗，說明已經(jīng)有服務器去執(zhí)行定時任務了，只要執(zhí)行一次就好了，所以不用再去嘗試獲取鎖

3. unlock()：釋放鎖，放到 finally 語句塊中執(zhí)行，如果 try 語句塊中的內(nèi)容出現(xiàn)異常，也會釋放鎖，避免發(fā)生死鎖的情況

/*** 緩存預熱定時任務* @author 樂小鑫* @version 1.0*/
@Component
@Slf4j
public class PreCacheUser {@Resourceprivate RedisTemplate redisTemplate;@Resourceprivate UserService userService;@Resourceprivate RedissonClient redissonClient;List<Long> mainUserList = Arrays.asList(3L);// 重要用戶列表，為該列表的用戶開啟緩存預熱@Scheduled(cron = "0 59 21 ? * * ")// 每天 21:59 執(zhí)行定時任務進行用戶數(shù)據(jù)緩存預熱public void doPreCacheUser() {// 獲取鎖對象RLock lock = redissonClient.getLock("langhua:precachejob:doprecache:lock");try {if (lock.tryLock(0,30000L,TimeUnit.MILLISECONDS)) {log.info("get redisson lock" + Thread.currentThread().getId());// 查出用戶存到 Redis 中for (Long userId : mainUserList) {QueryWrapper<User> queryWrapper = new QueryWrapper<>();Page<User> userPage = userService.page(new Page<>(1, 20), queryWrapper);// 查詢所有用戶String key = String.format("langhua:user:recommend:%s", userId);ValueOperations valueOperations = redisTemplate.opsForValue();// 將查詢出來的數(shù)據(jù)寫入緩存try {valueOperations.set(key,userPage,24, TimeUnit.HOURS);} catch (Exception e) {log.error("redis key set error", e);}}}} catch (InterruptedException e) {log.error("redisson precache user error", e);} finally {// 釋放鎖log.info("redisson unlock" + Thread.currentThread().getId());lock.unlock();}}
}