SpringBoot+Redis分布式锁——模拟抢单

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作者:神牛003 cnblogs.com/wangrudong003/p/10627539.html

本篇内容主要讲解的是redis分布式锁,这个在各大厂面试几乎都是必备的,下面结合模拟抢单的场景来使用她;本篇不涉及到的redis环境搭建,快速搭建个人测试环境,这里建议使用docker;本篇内容节点如下:

jedis的nx生成锁

  • 如何删除锁
  • 模拟抢单动作(10w个人开抢)
  • jedis的nx生成锁
  • 模拟抢单动作(10w个人开抢)

    对于java中想操作redis,好的方式是使用jedis,首先pom中引入依赖:

    
    dependency
        groupIdredis.clients/groupId
        artifactIdjedis/artifactId
    /dependency
    

    对于分布式锁的生成通常需要注意如下几个方面:

  • **创建锁的策略:**redis的普通key一般都允许覆盖,A用户set某个key后,B在set相同的key时同样能成功,如果是锁场景,那就无法知道到底是哪个用户set成功的;这里jedis的setnx方式为我们解决了这个问题,简单原理是:当A用户先set成功了,那B用户set的时候就返回失败,满足了某个时间点只允许一个用户拿到锁。
  • **锁过期时间:**某个抢购场景时候,如果没有过期的概念,当A用户生成了锁,但是后面的流程被阻塞了一直无法释放锁,那其他用户此时获取锁就会一直失败,无法完成抢购的活动;当然正常情况一般都不会阻塞,A用户流程会正常释放锁;过期时间只是为了更有保障。
  • 锁过期时间:某个抢购场景时候,如果没有过期的概念,当A用户生成了锁,但是后面的流程被阻塞了一直无法释放锁,那其他用户此时获取锁就会一直失败,无法完成抢购的活动;当然正常情况一般都不会阻塞,A用户流程会正常释放锁;过期时间只是为了更有保障。

    下面来上段setnx操作的代码:

    
    public boolean setnx(String key, String val) {
            Jedis jedis = null;
            try {
                jedis = jedisPool.getResource();
                if (jedis == null) {
                    return false;
                }
                return jedis.set(key, val, "NX", "PX", 1000 * 60).
                        equalsIgnoreCase("ok");
            } catch (Exception ex) {
            } finally {
                if (jedis != null) {
                    jedis.close();
                }
            }
            return false;
        }
    

    这里注意点在于jedis的set方法,其参数的说明如:

  • NX:是否存在key,存在就不set成功
  • PX:key过期时间单位设置为毫秒(EX:单位秒)
  • PX:key过期时间单位设置为毫秒(EX:单位秒)

    setnx如果失败直接封装返回false即可,下面我们通过一个get方式的api来调用下这个setnx方法:

    
    @GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
    public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
         return jedisCom.setnx(key, val);
    }
    

    访问如下测试url,正常来说第一次返回了true,第二次返回了false,由于第二次请求的时候redis的key已存在,所以无法set成功

    SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

    由上图能够看到只有一次set成功,并key具有一个有效时间,此时已到达了分布式锁的条件。

    如何删除锁

    上面是创建锁,同样的具有有效时间,但是我们不能完全依赖这个有效时间,场景如:有效时间设置1分钟,本身用户A获取锁后,没遇到什么特殊情况正常生成了抢购订单后,此时其他用户应该能正常下单了才对,但是由于有个1分钟后锁才能自动释放,那其他用户在这1分钟无法正常下单(因为锁还是A用户的),因此我们需要A用户操作完后,主动去解锁:

    
    public int delnx(String key, String val) {
            Jedis jedis = null;
            try {
                jedis = jedisPool.getResource();
                if (jedis == null) {
                    return 0;
                }
    
                //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
                StringBuilder sbScript = new StringBuilder();
                sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
                        append(" then ").
                        append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
                        append(" else ").
                        append("    return 0").
                        append(" end");
    
                return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());
            } catch (Exception ex) {
            } finally {
                if (jedis != null) {
                    jedis.close();
                }
            }
            return 0;
        }
    

    这里也使用了jedis方式,直接执行lua脚本:根据val判断其是否存在,如果存在就del;

    其实个人认为通过jedis的get方式获取val后,然后再比较value是否是当前持有锁的用户,如果是那最后再删除,效果其实相当;只不过直接通过eval执行脚本,这样避免多一次操作了redis而已,缩短了原子操作的间隔。(如有不同见解请留言探讨);同样这里创建个get方式的api来测试:

    
    @GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
    public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
       return jedisCom.delnx(key, val);
    }
    

    注意的是delnx时,需要传递创建锁时的value,因为通过et的value与delnx的value来判断是否是持有锁的操作请求,只有value一样才允许del;

    模拟抢单动作(10w个人开抢)

    有了上面对分布式锁的粗略基础,我们模拟下10w人抢单的场景,其实就是一个并发操作请求而已,由于环境有限,只能如此测试;如下初始化10w个用户,并初始化库存,商品等信息,如下代码:

    
    //总库存
        private long nKuCuen = 0;
        //商品key名字
        private String shangpingKey = "computer_key";
        //获取锁的超时时间 秒
        private int timeout = 30 * 1000;
    
        @GetMapping("/qiangdan")
        public ListString qiangdan() {
    
            //抢到商品的用户
            ListString shopUsers = new ArrayList();
    
            //构造很多用户
            ListString users = new ArrayList();
            IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b - {
                users.add("神牛-" + b);
            });
    
            //初始化库存
            nKuCuen = 10;
    
            //模拟开抢
            users.parallelStream().forEach(b - {
                String shopUser = qiang(b);
                if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
                    shopUsers.add(shopUser);
                }
            });
    
            return shopUsers;
        }
    

    有了上面10w个不同用户,我们设定商品只有10个库存,然后通过并行流的方式来模拟抢购,如下抢购的实现:

    
    /**
         * 模拟抢单动作
         *
         * @param b
         * @return
         */
        private String qiang(String b) {
            //用户开抢时间
            long startTime = System.currentTimeMillis();
    
            //未抢到的情况下,30秒内继续获取锁
            while ((startTime + timeout) = System.currentTimeMillis()) {
                //商品是否剩余
                if (nKuCuen = 0) {
                    break;
                }
                if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
                    //用户b拿到锁
                    logger.info("用户{}拿到锁...", b);
                    try {
                        //商品是否剩余
                        if (nKuCuen = 0) {
                            break;
                        }
    
                        //模拟生成订单耗时操作,方便查看:神牛-50 多次获取锁记录
                        try {
                            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
    
                        //抢购成功,商品递减,记录用户
                        nKuCuen -= 1;
    
                        //抢单成功跳出
                        logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存:{}", b, nKuCuen);
    
                        return b + "抢单成功,所剩库存:" + nKuCuen;
                    } finally {
                        logger.info("用户{}释放锁...", b);
                        //释放锁
                        jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
                    }
                } else {
                    //用户b没拿到锁,在超时范围内继续请求锁,不需要处理
    //                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
    //                    logger.info("用户{}等待获取锁...", b);
    //                }
                }
            }
            return "";
        }
    

    这里实现的逻辑是:

  • parallelStream():并行流模拟多用户抢购
  • (startTime + timeout) = System.currentTimeMillis():判断未抢成功的用户,timeout秒内继续获取锁
  • 获取锁前和后都判断库存是否还足够
  • jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用户获取抢购锁
  • 获取锁后并下单成功,最后释放锁:jedisCom.delnx(shangpingKey, b)
  • (startTime + timeout) = System.currentTimeMillis():判断未抢成功的用户,timeout秒内继续获取锁

    jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用户获取抢购锁

    再来看下记录的日志结果:

    SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

    最终返回抢购成功的用户:

    SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

    END

    Java面试题专栏

    SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

    我知道你 “在看SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

    原文始发于微信公众号(Java知音):

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