Redis 高并发分布式锁实战

环境准备

一 . Redis 安装

二：Spring boot 项目准备

三：nginx 安装

四：Jmeter 下载和配置

案例实战

优化一：加 synchronized 锁

优化二：使用 redis 的 setnx 实现分布式锁

优化三：使用 Lua 脚本原子删除锁

优化四：使用 Redission 实现分布式锁

环境准备

一 . Redis 安装

1. Redis 下载： https://github.com/tporadowski/redis/releases

2. 解压

3.进入到目录下的cmd，执行如下命令启动 redis

redis-server.exe redis.windows.conf

二：Spring boot 项目准备

1. 引入 Maven 依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>2.2.1.RELEASE</version></parent><groupId>com.xinxin</groupId><artifactId>cyh</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><properties><java.version>1.8</java.version></properties><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency><dependency><groupId>com.google.guava</groupId><artifactId>guava</artifactId><version>19.0</version></dependency><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>fastjson</artifactId><version>1.2.70</version></dependency><dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId><version>3.16.5</version></dependency></dependencies></project>

2. 修改 application.properties 配置文件

spring.application.name=cyh
spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379

3. 提供 web 服务 Controller

@RestController
public class RedissionController {@Autowiredprivate RedissonClient redisson;@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@RequestMapping("/add_stock")public String addStock() {stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", "60");return "ok";}@RequestMapping("/sub_stock")public String deductStock() {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}return "ok";}}

4. 分别启动端口为8085和8086 端口的 Spring boot服务

三：nginx 安装

使用 nginx 来进行负载均衡，轮询调用端口为8085和8086的服务，进行扣减库存。

项目架构图如下：

1. nginx 下载地址：https://nginx.org/en/download.html

2. 解压

3. 在conf 文件中修改 nginx.conf 配置文件


#user  nobody;
worker_processes  1;#error_log  logs/error.log;
#error_log  logs/error.log  notice;
#error_log  logs/error.log  info;#pid        logs/nginx.pid;events {worker_connections  1024;
}http {include       mime.types;default_type  application/octet-stream;#access_log  logs/access.log  main;sendfile        on;#tcp_nopush     on;#keepalive_timeout  0;keepalive_timeout  65;#gzip  on;upstream redislock{server 127.0.0.1:8085 weight=1;server 127.0.0.1:8086 weight=1;}server {listen       80;server_name  localhost;#charset koi8-r;#access_log  logs/host.access.log  main;location / {root   html;index  index.html index.htm;proxy_pass http://redislock;}error_page   500 502 503 504  /50x.html;location = /50x.html {root   html;}} }

主要配置了 8085 和 8086 服务的负载均衡

4. 启动nginx 服务，点击以下命令

nginx.exe

在任务管理中，看到nginx就代表启动成功了

四：Jmeter 下载和配置

1. jmeter 下载地址：Apache JMeter - Download Apache JMeter

2.解压

3. 进入 bin 目录，运行 jmeter.bat 文件（jmeter运行环境需要配置JDK环境）

4. 配置 jmeter

1. 新增线程组

设置线程数和循环次数

2. 新增 http 请求

配置nginx的域名端口和 Spring boot项目的请求路径

3.新增查看结果树和聚合报告

至此压测分布式环境搭建完成。

案例实战

初始化 Redis 库存，在浏览器执行下面链接

http://localhost:8085/add_stock

启动 jmeter 进行压测

执行结果如下

从 8085 和 8086 服务的执行日志来看，8085服务中不仅出现重复扣减的问题，而且与8086服务中也存在重复扣减库存问题。

优化一：加 synchronized 锁

针对上面的问题，我们通常会加 synchronized 锁，来解决并发问题，修改代码如下

 @RequestMapping("/sub_stock1")public String deductStock1() {synchronized (this) {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}}return "ok";}

重启 8085 和 8086 服务，启动 jmeter 再次压测，结果如下

从 8085 和 8086 服务的执行日志来看，同一个服务中不会出现并发问题，但不同服务，比如8085 和8086服务就会出现重复扣减库存的问题。

加 synchronized 锁缺点：在分布式的场景下，还是会出现分布式问题

优化二：使用 redis 的 setnx 实现分布式锁

 @RequestMapping("/sub_stock2")public String deductStock2() {String lockKey = "lock_good_stock";String lockValue = UUID.randomUUID().toString();Boolean isLock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, 10, TimeUnit.SECONDS);if (!isLock) {return "error";}try {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}} finally {stringRedisTemplate.delete(lockKey);}return "ok";}

注意：
设置值和设置过期时间不能分开写，不然也会出现服务器宕机或者启动，导致锁无法释放的问题
Boolean isLock =stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue);
stringRedisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);

上面代码还存在什么问题呢？

其实，上面的代码在高并发场景下，还是会出现问题，问题是锁过期，当锁过期时间到了之后，则会出现两个问题.

下一个线程B会获取到锁，执行扣减库存，导致并发问题

上一个线程A执行完时，又把锁释放了，导致下一个线程C又可以获取到锁。

针对锁失效导致的问题，对于第一个问题可以把锁的过期时间调长一点，针对第二个问题，可以先判断是不是自己加的锁，只有自己加的锁才删除。修改代码，如下：

  @RequestMapping("/sub_stock3")public String deductStock3() {String lockKey = "lock_good_stock";String lockValue = UUID.randomUUID().toString();Boolean isLock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, 5, TimeUnit.MINUTES);if (!isLock) {return "error";}try {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}} finally {if (lockValue.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey))) {stringRedisTemplate.delete(lockKey);}}return "ok";}

上面代码看似没问题，但删除锁的代码还是存在问题。判断和删除是两行代码，存在原子性问题。等系统并发变高，系统执行速度变慢，锁可能还是会失效，而判断和删除不是原子性，所以线程A 还是会将线程B 的锁给删除了。在下个优化解决。

优化三：使用 Lua 脚本原子删除锁

 @RequestMapping("/sub_stock4")public String deductStock4() {String lockKey = "lock_good_stock";String lockValue = UUID.randomUUID().toString();Boolean isLock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, 5, TimeUnit.MINUTES);if (!isLock) {return "error";}try {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}} finally {final String script ="local lockValue = redis.call('get', KEYS[1])" +"if lockValue == ARGV[1] then " +"   redis.call('del', KEYS[1])" +"end";RedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script);stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(lockKey), lockValue);}return "ok";}

至此一把完善的分布式锁就搞定了。这对于很多中小型公司来说已经够用，但在用户量比较多，并发比较高的公司来锁，可能还是会存在一定问题。比如锁失效的问题，此时可以使用业务比较流行的框架 Redission 来解决。

优化四：使用 Redission 实现分布式锁

@RequestMapping("/sub_stock5")public String deductStock5() {String lockKey = "lock_good_stock";RLock lock = redisson.getLock(lockKey);lock.lock(60, TimeUnit.SECONDS);try {int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("good_stock"));if (stock > 0) {int realStock = stock - 1;stringRedisTemplate.opsForValue().set("good_stock", realStock + "");System.out.println("扣减成功，剩余库存:" + realStock);} else {System.out.println("扣减失败，库存不足");}} finally {lock.unlock();}return "ok";}

redission 解决了我们上面所有锁提高的问题，包括分布式，原子性和锁失效问题。redission 中有个看门口的机制，当业务还没执行的时候，会不断地给锁续命，是锁不会失效。