概述
目前幾乎很多大型網(wǎng)站及應(yīng)用都是分布式部署的，分布式場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)一致性問題一直是一個(gè)比較重要的話題。分布式的CAP理論告訴我們“任何一個(gè)分布式系統(tǒng)都無(wú)法同時(shí)滿足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分區(qū)容錯(cuò)性（Partition tolerance），最多只能同時(shí)滿足兩項(xiàng)?！彼?，很多系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就要對(duì)這三者做出取舍。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的絕大多數(shù)的場(chǎng)景中，都需要犧牲強(qiáng)一致性來?yè)Q取系統(tǒng)的高可用性，系統(tǒng)往往只需要保證“最終一致性”，只要這個(gè)最終時(shí)間是在用戶可以接受的范圍內(nèi)即可。
在很多場(chǎng)景中，我們?yōu)榱吮ＷC數(shù)據(jù)的最終一致性，需要很多的技術(shù)方案來支持，比如分布式事務(wù)、分布式鎖等。
選用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖原因
Redis有很高的性能
Redis命令對(duì)此支持較好，實(shí)現(xiàn)起來比較方便
在此就不介紹Redis的安裝了。
使用命令介紹
SETNX
SETNX key val
當(dāng)且僅當(dāng)key不存在時(shí)，set一個(gè)key為val的字符串，返回1；若key存在，則什么都不做，返回0。
expire
expire key timeout
為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，單位為second，超過這個(gè)時(shí)間鎖會(huì)自動(dòng)釋放，避免死鎖。
delete
delete key
刪除key
在使用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的時(shí)候，主要就會(huì)使用到這三個(gè)命令。
實(shí)現(xiàn)
使用的是jedis來連接Redis。
實(shí)現(xiàn)思想
獲取鎖的時(shí)候，使用setnx加鎖，并使用expire命令為鎖添加一個(gè)超時(shí)時(shí)間，超過該時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖，鎖的value值為一個(gè)隨機(jī)生成的UUID，通過此在釋放鎖的時(shí)候進(jìn)行判斷。
獲取鎖的時(shí)候還設(shè)置一個(gè)獲取的超時(shí)時(shí)間，若超過這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖。
釋放鎖的時(shí)候，通過UUID判斷是不是該鎖，若是該鎖，則執(zhí)行delete進(jìn)行鎖釋放。
分布式鎖的核心代碼如下：
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.Transaction;
import redis.clients.jedis.exceptions.JedisException;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
/**
* Created by liuyang on 2017/4/20.
*/
public class DistributedLock {
private final JedisPool jedisPool;
public DistributedLock(JedisPool jedisPool) {
this.jedisPool = jedisPool;
}
/**
* 加鎖
* @param locaName 鎖的key
* @param acquireTimeout 獲取超時(shí)時(shí)間
* @param timeout 鎖的超時(shí)時(shí)間
* @return 鎖標(biāo)識(shí)
*/
public String lockWithTimeout(String locaName,
long acquireTimeout, long timeout) {
Jedis conn = null;
String retIdentifier = null;
try {
// 獲取連接
conn = jedisPool.getResource();
// 隨機(jī)生成一個(gè)value
String identifier = UUID.randomUUID().toString();
// 鎖名，即key值
String lockKey = "lock:" + locaName;
// 超時(shí)時(shí)間，上鎖后超過此時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖
int lockExpire = (int)(timeout / 1000);
// 獲取鎖的超時(shí)時(shí)間，超過這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖
long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
while (System.currentTimeMillis() end) {
if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {
conn.expire(lockKey, lockExpire);
// 返回value值，用于釋放鎖時(shí)間確認(rèn)
retIdentifier = identifier;
return retIdentifier;
}
// 返回-1代表key沒有設(shè)置超時(shí)時(shí)間，為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間
if (conn.ttl(lockKey) == -1) {
conn.expire(lockKey, lockExpire);
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
} catch (JedisException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (conn != null) {
conn.close();
}
}
return retIdentifier;
}
/**
* 釋放鎖
* @param lockName 鎖的key
* @param identifier 釋放鎖的標(biāo)識(shí)
* @return
*/
public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {
Jedis conn = null;
String lockKey = "lock:" + lockName;
boolean retFlag = false;
try {
conn = jedisPool.getResource();
while (true) {
// 監(jiān)視lock，準(zhǔn)備開始事務(wù)
conn.watch(lockKey);
// 通過前面返回的value值判斷是不是該鎖，若是該鎖，則刪除，釋放鎖
if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) {
Transaction transaction = conn.multi();
transaction.del(lockKey);
ListObject> results = transaction.exec();
if (results == null) {
continue;
}
retFlag = true;
}
conn.unwatch();
break;
}
} catch (JedisException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (conn != null) {
conn.close();
}
}
return retFlag;
}
}
測(cè)試
下面就用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子測(cè)試剛才實(shí)現(xiàn)的分布式鎖。
例子中使用50個(gè)線程模擬秒殺一個(gè)商品，使用--運(yùn)算符來實(shí)現(xiàn)商品減少，從結(jié)果有序性就可以看出是否為加鎖狀態(tài)。
模擬秒殺服務(wù)，在其中配置了jedis線程池，在初始化的時(shí)候傳給分布式鎖，供其使用。
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
/**
* Created by liuyang on 2017/4/20.
*/
public class Service {
private static JedisPool pool = null;
static {
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
// 設(shè)置最大連接數(shù)
config.setMaxTotal(200);
// 設(shè)置最大空閑數(shù)
config.setMaxIdle(8);
// 設(shè)置最大等待時(shí)間
config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);
// 在borrow一個(gè)jedis實(shí)例時(shí)，是否需要驗(yàn)證，若為true，則所有jedis實(shí)例均是可用的
config.setTestOnBorrow(true);
pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379, 3000);
}
DistributedLock lock = new DistributedLock(pool);
int n = 500;
public void seckill() {
// 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷
String indentifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲得了鎖");
System.out.println(--n);
lock.releaseLock("resource", indentifier);
}
}
// 模擬線程進(jìn)行秒殺服務(wù)
public class ThreadA extends Thread {
private Service service;
public ThreadA(Service service) {
this.service = service;
}
@Override
public void run() {
service.seckill();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Service service = new Service();
for (int i = 0; i 50; i++) {
ThreadA threadA = new ThreadA(service);
threadA.start();
}
}
}
結(jié)果如下，結(jié)果為有序的。
若注釋掉使用鎖的部分
public void seckill() {
// 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷
//String indentifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲得了鎖");
System.out.println(--n);
//lock.releaseLock("resource", indentifier);
}
從結(jié)果可以看出，有一些是異步進(jìn)行的。
在分布式環(huán)境中，對(duì)資源進(jìn)行上鎖有時(shí)候是很重要的，比如搶購(gòu)某一資源，這時(shí)候使用分布式鎖就可以很好地控制資源。
當(dāng)然，在具體使用中，還需要考慮很多因素，比如超時(shí)時(shí)間的選取，獲取鎖時(shí)間的選取對(duì)并發(fā)量都有很大的影響，上述實(shí)現(xiàn)的分布式鎖也只是一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，主要是一種思想。
下一次我會(huì)使用zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖，使用zookeeper的可靠性是要大于使用redis實(shí)現(xiàn)的分布式鎖的，但是相比而言，redis的性能更好。
上面的代碼可以在我的GitHub中進(jìn)行查看。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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