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,分布式場景中的數(shù)據(jù)一致性問題一直是一個比較重要的話題。分布式的CAP理論告訴我們“任何一個分布式系統(tǒng)都無法同時滿足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性(Partition tolerance),最多只能同時滿足兩項?!彼?,很多系統(tǒng)在設(shè)計之初就要對這三者做出取舍。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的絕大多數(shù)的場景中,都需要犧牲強一致性來換取系統(tǒng)的高可用性,系統(tǒng)往往只需要保證“最終一致性”,只要這個最終時間是在用戶可以接受的范圍內(nèi)即可。
在很多場景中,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實現(xiàn)分布式鎖原因
Redis有很高的性能
Redis命令對此支持較好,實現(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,set一個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)置一個超時時間,單位為second,超過這個時間鎖會自動釋放,避免死鎖。
delete
delete key
刪除key
在使用Redis實現(xiàn)分布式鎖的時候,主要就會使用到這三個命令。
實現(xiàn)
使用的是jedis來連接Redis。
實現(xiàn)思想
獲取鎖的時候,使用setnx加鎖,并使用expire命令為鎖添加一個超時時間,超過該時間則自動釋放鎖,鎖的value值為一個隨機生成的UUID,通過此在釋放鎖的時候進(jìn)行判斷。
獲取鎖的時候還設(shè)置一個獲取的超時時間,若超過這個時間則放棄獲取鎖。
釋放鎖的時候,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 獲取超時時間
* @param timeout 鎖的超時時間
* @return 鎖標(biāo)識
*/
public String lockWithTimeout(String locaName,
long acquireTimeout, long timeout) {
Jedis conn = null;
String retIdentifier = null;
try {
// 獲取連接
conn = jedisPool.getResource();
// 隨機生成一個value
String identifier = UUID.randomUUID().toString();
// 鎖名,即key值
String lockKey = "lock:" + locaName;
// 超時時間,上鎖后超過此時間則自動釋放鎖
int lockExpire = (int)(timeout / 1000);
// 獲取鎖的超時時間,超過這個時間則放棄獲取鎖
long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
while (System.currentTimeMillis() end) {
if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {
conn.expire(lockKey, lockExpire);
// 返回value值,用于釋放鎖時間確認(rèn)
retIdentifier = identifier;
return retIdentifier;
}
// 返回-1代表key沒有設(shè)置超時時間,為key設(shè)置一個超時時間
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
* @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;
}
}
測試
下面就用一個簡單的例子測試剛才實現(xiàn)的分布式鎖。
例子中使用50個線程模擬秒殺一個商品,使用--運算符來實現(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)置最大等待時間
config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);
// 在borrow一個jedis實例時,是否需要驗證,若為true,則所有jedis實例均是可用的
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,對資源進(jìn)行上鎖有時候是很重要的,比如搶購某一資源,這時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,比如超時時間的選取,獲取鎖時間的選取對并發(fā)量都有很大的影響,上述實現(xiàn)的分布式鎖也只是一種簡單的實現(xiàn),主要是一種思想。
下一次我會使用zookeeper實現(xiàn)分布式鎖,使用zookeeper的可靠性是要大于使用redis實現(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內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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