Redis客户端之Redisson（三）Redisson分布式锁

一、背景：

高效的分布式锁设计应该包含以下几个要点：

1、互斥：

在分布式高并发的条件下，我们最需要保证，同一时刻只能有一个线程获得锁，这是最基本的一点

2、防止死锁：

在分布式高并发的条件下，比如有个线程获得锁的同时，还没有来得及去释放锁，就因为系统故障或者其它原因使它无法执行释放锁的命令,导致其它线程都无法获得锁，造成死锁。所以分布式非常有必要设置锁的有效时间，确保系统出现故障后，在一定时间内能够主动去释放锁，避免造成死锁的情况。

3、性能：

对于访问量大的共享资源，需要考虑减少锁等待的时间，避免导致大量线程阻塞。所以在锁的设计时，需要考虑两点：

（1）锁的颗粒度要尽量小。比如你要通过锁来减库存，那这个锁的名称你可以设置成是商品的ID,而不是任取名称。这样这个锁只对当前商品有效,锁的颗粒度小。

（2）锁的范围尽量要小。比如只要锁2行代码就可以解决问题的，就不要去锁10行代码了。

4、重入：

ReentrantLock是可重入锁，它的特点是：同一个线程可以重复拿到同一个资源的锁。重入锁非常有利于资源的高效利用。

二、Redisson分布式锁原理：

Redisson并没有通过setNx命令来实现加锁，而是基于 Redis+ 看⻔狗机制，自己实现了一套分布式锁逻辑。

1、加锁机制：

当一个线程想要获取锁时，它会先尝试通过`getLock()`方法获取锁。如果获取成功，它将执行Lua脚本（保证这段复杂业务逻辑执行的原子性）并保存数据到Redis数据库。如果获取失败，一直通过while循环尝试获取锁，直到获取成功后，执行lua脚本，保存数据到redis数据库

如果多个线程同时尝试获取同一个锁，Redisson会将这些请求放入队列中，然后按照FIFO（先进先出）的方式逐个处理它们。如果有一个线程已经获得了锁并且没有释放，那么其他线程将会等待，直到这个线程释放锁。

2、Watch Dog自动延期机制：

如果一个线程获得了锁但没有立即使用，而是发生了故障或超出了锁的使用期限，Redisson的Watch Dog机制会在一定时间内自动释放锁。用户可以设置锁的有效时间，如果不设置，默认的时间是30秒。

之前使用jedis加锁，提到过业务逻辑耗时较长锁已经过期了这种情况，所以redission加入了看门狗机制。它的作用就是线程1 业务还没有执行完，时间就过了，线程1 还想持有锁的话，就会启动一个watch dog后台线程，不断的延长锁key的生存时间。

注意 正常这个看门狗线程是不启动的，还有就是这个看门狗启动后对整体性能也会有一定影响，所以不建议开启看门狗。

3、锁的互斥机制：

Redisson确保同一时刻只有一个线程拥有锁。当一个线程获取到锁后，它会将自己的信息保存在Redis中，以证明它是锁的所有者。当另一个线程试图获取相同的锁时，它会检查Redis中是否存在这条记录。如果存在，说明有其他线程已经拥有了锁，因此当前线程会被阻止继续执行。

4、锁的释放机制：

当线程完成了所有的资源操作后，它应该及时释放锁。这可以通过发送一个`release()`命令来实现，Redisson会删除锁记录，从而允许其他线程重新获取锁。

综上所述，Redisson的分布式锁机制结合了Lua脚本的执行和Redis的操作，以及Watch Dog自动延期的功能，确保了锁的互斥性和释放的及时性。

5、可重入：

它最大的优点就是相同线程不需要在等待锁，而是可以直接进行相应操作

三、Redisson分布式锁使用方法：

加锁解锁代码

RLock lock = redisson.getLock("lock");
lock.lock();
try {
    // 处理业务逻辑
} finally {
    lock.unlock();
}

1、demo1

@Service("productService")
public class ProductServiceImpl implements ProductService {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ProductServiceImpl.class);

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    int productTotal = 5;


    @Override
    public void buy(String productId) {
        //模拟数据库查询
        if(productTotal > 0){
          logger.info(Thread.currentThread().getName()+"买到了一件");
            productTotal --;
        }
       logger.info("库存："+productTotal);
    }


    @Override
    public void lockBuy(String productId) {
        RLock lock = redissonClient.getLock(productId);
        lock.lock();
        try{
            //模拟数据库查询
            if(productTotal > 0){
               logger.info(Thread.currentThread().getName()+"买到了一件");
                productTotal --;
            }
           logger.info("库存："+productTotal);
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

测试未加锁并发情况：

public class ProductTest implements Runnable{
    public static void main(String[] args) {
        ProductTest productTest = new ProductTest();
        for(int i=0;i<50;i++){
            Thread thread = new Thread(productTest);
            thread.start();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        String url = "http://localhost:7777/redission/buy";
        String productId = "abcd";
        String param = "productId="+productId;
        HttpRequestUtil.sendGet(url, param);
    }
}

随机测试，20个并发量的情况下，出现负数，最大为 -4（如下图）；并发量50时出现 -12。

而测试lockBuy接口，无论并发量为多少，都不会出现负数。打印50并发数的某一个结果：

2024-01-28 15:00:43.979  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-6] com.demo.service.ProductServiceImpl      : http-nio-7777-exec-6买到了一件
2024-01-28 15:00:43.980  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-6] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：4
2024-01-28 15:00:44.010  INFO 142656 --- [io-7777-exec-42] com.demo.service.ProductServiceImpl      : http-nio-7777-exec-42买到了一件
2024-01-28 15:00:44.013  INFO 142656 --- [io-7777-exec-42] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：3
2024-01-28 15:00:44.050  INFO 142656 --- [io-7777-exec-22] com.demo.service.ProductServiceImpl      : http-nio-7777-exec-22买到了一件
2024-01-28 15:00:44.050  INFO 142656 --- [io-7777-exec-22] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：2
2024-01-28 15:00:44.077  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-5] com.demo.service.ProductServiceImpl      : http-nio-7777-exec-5买到了一件
2024-01-28 15:00:44.077  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-5] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：1
2024-01-28 15:00:44.103  INFO 142656 --- [io-7777-exec-30] com.demo.service.ProductServiceImpl      : http-nio-7777-exec-30买到了一件
2024-01-28 15:00:44.103  INFO 142656 --- [io-7777-exec-30] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.121  INFO 142656 --- [io-7777-exec-14] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.129  INFO 142656 --- [io-7777-exec-46] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.138  INFO 142656 --- [io-7777-exec-11] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.146  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-7] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.160  INFO 142656 --- [io-7777-exec-37] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.173  INFO 142656 --- [io-7777-exec-19] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.201  INFO 142656 --- [io-7777-exec-23] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.222  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-8] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.244  INFO 142656 --- [io-7777-exec-18] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.277  INFO 142656 --- [io-7777-exec-15] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.314  INFO 142656 --- [io-7777-exec-41] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.339  INFO 142656 --- [io-7777-exec-24] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.365  INFO 142656 --- [io-7777-exec-10] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.392  INFO 142656 --- [io-7777-exec-21] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.411  INFO 142656 --- [io-7777-exec-45] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.431  INFO 142656 --- [io-7777-exec-48] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.455  INFO 142656 --- [io-7777-exec-13] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.473  INFO 142656 --- [io-7777-exec-32] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.502  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-3] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.532  INFO 142656 --- [io-7777-exec-20] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.553  INFO 142656 --- [io-7777-exec-29] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.578  INFO 142656 --- [io-7777-exec-28] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.620  INFO 142656 --- [io-7777-exec-36] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.642  INFO 142656 --- [io-7777-exec-49] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.664  INFO 142656 --- [io-7777-exec-17] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.695  INFO 142656 --- [io-7777-exec-16] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.711  INFO 142656 --- [io-7777-exec-40] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.740  INFO 142656 --- [io-7777-exec-12] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.757  INFO 142656 --- [io-7777-exec-44] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.772  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-2] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.789  INFO 142656 --- [io-7777-exec-26] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.814  INFO 142656 --- [io-7777-exec-27] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.830  INFO 142656 --- [io-7777-exec-50] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.845  INFO 142656 --- [io-7777-exec-43] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.863  INFO 142656 --- [io-7777-exec-35] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.887  INFO 142656 --- [io-7777-exec-47] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.912  INFO 142656 --- [io-7777-exec-34] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.937  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-4] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.955  INFO 142656 --- [io-7777-exec-38] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:44.977  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-9] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:45.008  INFO 142656 --- [nio-7777-exec-1] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:45.028  INFO 142656 --- [io-7777-exec-39] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:45.050  INFO 142656 --- [io-7777-exec-33] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:45.483  INFO 142656 --- [io-7777-exec-25] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0
2024-01-28 15:00:47.232  INFO 142656 --- [io-7777-exec-31] com.demo.service.ProductServiceImpl      : 库存：0