Redis鎖完美解決高並發秒殺問題

Posted on 2021-09-09 by WalkonNet

1 單機環境下的鎖

將商品的數量存到Redis中。每個用戶搶購前都需要到Redis中查詢商品數量（代替mysql數據庫。不考慮事務），如果商品數量大於0，則證明商品有庫存。然後我們在進行庫存扣減和接下來的操作。因為多線程並發問題，我們不得不在get()方法內部使用同步代碼塊。這樣可以保證查詢庫存和減庫存操作的原子性。

package springbootdemo.demo.controller;
/*
 * @auther 頂風少年
 * @mail [email protected]
 * @date 2020-01-13 11:19
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 * @version 1.0
 */

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class RedisLock  {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping(value = "buy")
    public String get() {
        synchronized (this) {
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }return "";
        }
    }
}

2 分佈式情況下使用Redis鎖。

但是由於業務上升，並發數量變大。公司不得不將原有系統復制一份，放到新的服務器。然後使用nginx做負載均衡。為瞭模擬高並發環境這裡使用瞭 Apache JMeter工具。

很明顯，現在的線程鎖不管用瞭。於是我們需要換一把鎖，這把鎖必須和兩套系統沒有任何的耦合度。

使用Redies的API如果key不存在，則設置一個key。這個key就是我們現在使用的一把鎖。每個線程到此處，先設置鎖，如果設置鎖失敗，則表明當前有線程獲取到瞭鎖，就返回。最後我們為瞭減庫存和其他業務拋出異常，而沒有釋放鎖。把釋放鎖的操作放到瞭finally代碼塊中。看起來是比較完美瞭。

package springbootdemo.demo.controller;
/*
 * @auther 頂風少年
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 * @notify
 * @version 1.0
 */

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class RedisLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping(value = "buy")
    public String get() {
        Boolean phoneLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("phoneLock", "");
        if (!phoneLock) {
            return "";
        }
        try{
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }
        }finally {
            redisTemplate.delete("phoneLock");
        }
        return "";
    }
}

3 一臺服務宕機，導致無法釋放鎖

如果try中拋出瞭異常，進入finally,這把鎖依然會釋放，不會影響其他線程獲取鎖，那麼如果在finally也拋出瞭異常，或者在finally中服務直接關閉瞭，那其他的服務再也獲取不到鎖。最終導致商品賣不出去。

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/*
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 */

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class RedisLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping(value = "buy")
    public String get() {
        int i = 0;
        Boolean phoneLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("phoneLock", "");
        if (!phoneLock) {
            return "";
        }
        try {
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                i = count;
                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }
        } finally {
            if (i == 20) {
                System.exit(0);
            }
            redisTemplate.delete("phoneLock");
        }
        return "";
    }
}

4 給每一把鎖加上過期時間

問題就出現在如果出現意外，這把鎖無法釋放。這裡我們在引入Redis的API，對key進行過期時間的設置。這樣如果拿到鎖的線程，在任何情況下沒有來得及釋放鎖，當Redis的key時間到，也會自動釋放鎖。但是這樣還是存在問題

如果在key過期後，鎖釋放瞭，但是當前線程沒有執行完畢。那麼其他線程就會拿到鎖，繼續搶購商品，而這個較慢的線程則會在執行完畢後，釋放別人的鎖。導致鎖失效!

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/*
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 */

import javafx.concurrent.Task;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedisLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping(value = "buy")
    public String get() {
        Boolean phoneLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("phoneLock", "", 3, TimeUnit.SECONDS);
        if (!phoneLock) {
            return "";
        }
        try {
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(99999999999L);
                } catch (Exception e) {

                }
                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }
        } finally {
          
            redisTemplate.delete("phoneLock");
        }
        return "";
    }
}

5延長鎖的過期時間，解決鎖失效

問題的出現就是，當一條線程的key已經過期，但是這個線程的任務確確實實沒有執行完畢，這個交易沒有結束。但是鎖沒瞭。現在我們必須對鎖的時間進行延長。在判斷商品有庫存時，第一時間創建一個線程不停的給key續命，

防止key過期。然後在交易結束後，停止定時器，釋放鎖。

package springbootdemo.demo.controller;
/*
 * @auther 頂風少年
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 * @date 2020-01-13 11:19
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 * @version 1.0
 */

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedisLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @GetMapping(value = "buy")
    public String get() {
        Boolean phoneLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("phoneLock", "", 3, TimeUnit.SECONDS);
        if (!phoneLock) {
            return "";
        }
        Timer timer = null;
        try {
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                timer = new Timer();
                timer.schedule(new TimerTask() {
                    @Override
                    public void run() {
                        redisTemplate.opsForValue().set("phoneLock", "", 3, TimeUnit.SECONDS);
                    }
                }, 0, 1);

                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }
        } finally {
            if (timer != null) {
                timer.cancel();
            }
            redisTemplate.delete("phoneLock");
        }
        return "";
    }
}

6 使用Redisson簡化代碼

在步驟5我們的代碼已經很完善瞭，不會出現高並發問題。但是代碼確過於冗餘，我們為瞭使用Redis鎖，我們需要設置一個定長的key，然後當購買完成後，將key刪除。但為瞭防止key提前過期，我們不得不新增一個線程執行定時任務。下面我們可以使用Redissson框架簡化代碼。getLock()方法代替瞭Redis的setIfAbsent()，lock()設置過期時間。最終我們在交易結束後釋放鎖。延長鎖的操作則有Redisson框架替我們完成，它會使用輪詢去查看key是否過期，

在交易沒有完成時，自動重設Redis的key過期時間

package springbootdemo.demo.controller;
/*
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 * @version 1.0
 */

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
public class RedissonLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @Autowired
    private Redisson redisson;

    @GetMapping(value = "buy2")
    public String get() {
        RLock phoneLock = redisson.getLock("phoneLock");
        phoneLock.lock(3, TimeUnit.SECONDS);
        try {
            String phone = redisTemplate.opsForValue().get("phone");
            Integer count = Integer.valueOf(phone);
            if (count > 0) {
                redisTemplate.opsForValue().set("phone", String.valueOf(count - 1));
                System.out.println("搶到瞭" + count + "號商品");
            }
        } finally {
            phoneLock.unlock();
        }
        return "";
    }
}

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Redis鎖完美解決高並發秒殺問題

目錄

1 單機環境下的鎖

2 分佈式情況下使用Redis鎖。

3 一臺服務宕機，導致無法釋放鎖

4 給每一把鎖加上過期時間

5延長鎖的過期時間，解決鎖失效

6 使用Redisson簡化代碼

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目錄

1 單機環境下的鎖

2 分佈式情況下使用Redis鎖。

3 一臺服務宕機，導致無法釋放鎖

4 給每一把鎖加上過期時間

5延長鎖的過期時間，解決鎖失效

6 使用Redisson簡化代碼

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