
后端面试每日一题 Redis实现分布式锁
关于分布式,限流+缓存+缓存,这三大技术(包含:ZooKeeper+Nginx+MongoDB+memcached+Redis+ActiveMQ+Kafka+RabbitMQ)等等。这些相关的面试也好,还有手写以及学习的笔记PDF,都是啃透分布式技术必不可少的宝藏。以上的每一个专题每一个小分类都有相关的介绍,并且小编也已经将其整理成PDF啦。
第二层:setnx key value + expire key TIME_IN_SECONDS
但是以上代码有一个问题,就是没有设置锁的超时时间,因此如果出现异常情况,会导致锁未被释放,而其他线程又在排队等待此锁就会导致程序不可用。
有人可能会想到使用 expire 来设置键值的过期时间来解决这个问题,例如以下代码:
127.0.0.1:6379> setnx lock true
(integer) 1 #创建锁成功
127.0.0.1:6379> expire lock 30 #设置锁的(过期)超时时间为 30s
(integer) 1
#逻辑业务处理…
127.0.0.1:6379> del lock
(integer) 1 #释放锁
但这样执行仍然会有问题,因为 setnx lock true 和 expire lock 30 命令是非原子的,也就是一个执行完另一个才能执行。但如果在 setnx 命令执行完之后,发生了异常情况,那么就会导致 expire 命令不会执行,因此依然没有解决死锁的问题。
第三层:set key value ex 30 nx
这个问题在 Redis 2.6.12 之前一直没有得到有效的处理,当时的解决方案是在客户端进行原子合并操作,于是就诞生了很多客户端类库来解决此原子问题,不过这样就增加了使用的成本。因为你不但要添加 Redis 的客户端,还要为了解决锁的超时问题,需额外的增加新的类库,这样就增加了使用成本,但这个问题在 Redis 2.6.12 版本中得到了有效的处理。
在 Redis 2.6.12 中我们可以使用一条 set 命令来执行键值存储,并且可以判断键是否存在以及设置超时时间了,如下代码所示:
127.0.0.1:6379> set lock true ex 30 nx
OK #创建锁成功
其中,ex 是用来设置超时时间的,而 nx 是 not exists 的意思,用来判断键是否存在。如果返回的结果为“OK”则表示创建锁成功,否则表示此锁有人在使用。
第四层:解决锁超时导致问题
从上面的内容可以看出,使用 set 命令之后好像一切问题都解决了,但在这里我要告诉你,其实并没有。例如,我们给锁设置了超时时间为 10s,但程序的执行需要使用 15s,那么在第 10s 时此锁因为超时就会被释放,这时候线程二在执行 set 命令时正常获取到了锁,于是在很短的时间内 2s 之后删除了此锁,这就造成了锁被误删的情况,如下图所示:
线程1的锁因为超时被释放了,线程2获取到锁开始执行,随后因为线程1在线程2前完成了,所以线程1会去删除锁,所以这里产生了线程2的锁被线程1误删的问题,
有2个问题:
-
问题一:线程一实际执行时间大于了锁超时时间,线程二拿到了锁进行执行,这里锁就失效了。
-
问题二:线程一执行完成后,会去删除锁,这时候删除的已经是线程二加的锁了。
解决问题二:
锁被误删的解决方案是在使用 set 命令创建锁时,给 value 值设置一个归属标识。例如,在 value 中插入一个 UUID,每次在删除之前先要判断 UUID 是不是属于当前的线程,如果属于再删除,这样就避免了锁被误删的问题。
注意:在锁的归属判断和删除的过程中,不能先判断锁再删除锁,如下代码所示:
if(uuid.equals(uuid)){ // 判断是否是自己的锁
del(luck); // 删除锁
}
应该把判断和删除放到一个原子单元中去执行,因此需要借助 Lua 脚本来执行,在 Redis 中执行 Lua 脚本可以保证这批命令的原子性,它的实现代码如下:
/**
-
释放分布式锁
-
@param jedis Redis客户端
-
@param lockKey 锁的 key
-
@param flagId 锁归属标识
-
@return 是否释放成功
*/
public static boolean unLock(Jedis jedis, String lockKey, String flagId) {
String script = “if redis.call(‘get’, KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call(‘del’, KEYS[1]) else return 0 end”;
Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(flagId));
if (“1L”.equals(result)) { // 判断执行结果
return true;
最后总结
ActiveMQ+Kafka+RabbitMQ学习笔记PDF
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