SpringBoot+Redis分布式锁：模拟抢单

SpringBoot+Redis分布式锁：模拟抢单

作者：神牛003 2020-02-11 16:10:44

后端
分布式
Redis 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

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

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1.   
    2.    
  
  
  
  2.     redis.clients  
    3.    
  
  
  
  3.     jedis  
    4.    
  
  
  
  4.  
    5.

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。

下面来上段setnx操作的代码：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. public boolean setnx(String key, String val) {  
    2.    
  
  
  
  2.         Jedis jedis = null;  
    3.    
  
  
  
  3.         try { 
    4.    
  
  
  
  4.              jedis = jedisPool.getResource();  
    5.    
  
  
  
  5.             if (jedis == null) {  
    6.    
  
  
  
  6.                 return false;  
    7.    
  
  
  
  7.             }  
    8.    
  
  
  
  8.             return jedis.set(key, val, "NX", "PX", 1000 * 60).  
    9.    
  
  
  
  9.                     equalsIgnoreCase("ok");  
    10.    
  
  
  
  10.         } catch (Exception ex) {  
    11.    
  
  
  
  11.         } finally {  
    12.    
  
  
  
  12.             if (jedis != null) {  
    13.    
  
  
  
  13.                 jedis.close();  
    14.    
  
  
  
  14.             }  
    15.    
  
  
  
  15.         }  
    16.    
  
  
  
  16.         return false;  
    17.    
  
  
  
  17.     } 
    18.

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）

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：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. @GetMapping("/setnx/{key}/{val}")  
    2.    
  
  
  
  2. public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {  
    3.    
  
  
  
  3.      return jedisCom.setnx(key, val);  
    4.    
  
  
  
  4. } 
    5.

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

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：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. public int delnx(String key, String val) {  
    2.    
  
  
  
  2.         Jedis jedis = null;  
    3.    
  
  
  
  3.         try {  
    4.    
  
  
  
  4.             jedis = jedisPool.getResource();  
    5.    
  
  
  
  5.             if (jedis == null) {  
    6.    
  
  
  
  6.                 return 0;  
    7.    
  
  
  
  7.             }  
    8.    
  
  
  
  8.             //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end  
    9.    
  
  
  
  9.             StringBuilder sbScript = new StringBuilder();  
    10.    
  
  
  
  10.             sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").  
    11.    
  
  
  
  11.                     append(" then ").  
    12.    
  
  
  
  12.                     append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").  
    13.    
  
  
  
  13.                     append(" else ").  
    14.    
  
  
  
  14.                     append("    return 0").  
    15.    
  
  
  
  15.                     append(" end");  
    16.    
  
  
  
  16.             return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());  
    17.    
  
  
  
  17.         } catch (Exception ex) {  
    18.    
  
  
  
  18.         } finally {  
    19.    
  
  
  
  19.             if (jedis != null) {  
    20.    
  
  
  
  20.                 jedis.close();  
    21.    
  
  
  
  21.             }  
    22.    
  
  
  
  22.         }  
    23.    
  
  
  
  23.         return 0;  
    24.    
  
  
  
  24.     } 
    25.

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：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. @GetMapping("/delnx/{key}/{val}")  
    2.    
  
  
  
  2. public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {  
    3.    
  
  
  
  3.    return jedisCom.delnx(key, val);  
    4.    
  
  
  
  4. } 
    5.

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：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. //总库存  
    2.    
  
  
  
  2.     private long nKuCuen = 0;  
    3.    
  
  
  
  3.     //商品key名字  
    4.    
  
  
  
  4.     private String shangpingKey = "computer_key";  
    5.    
  
  
  
  5.     //获取锁的超时时间 秒  
    6.    
  
  
  
  6.     private int timeout = 30 * 1000;  
    7.    
  
  
  
  7.     @GetMapping("/qiangdan")  
    8.    
  
  
  
  8.     public List qiangdan() {  
    9.    
  
  
  
  9.         //抢到商品的用户  
    10.    
  
  
  
  10.         List shopUsers = new ArrayList<>();  
    11.    
  
  
  
  11.         //构造很多用户  
    12.    
  
  
  
  12.         List users = new ArrayList<>();  
    13.    
  
  
  
  13.         IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {  
    14.    
  
  
  
  14.             users.add("神牛-" + b);  
    15.    
  
  
  
  15.         });  
    16.    
  
  
  
  16.         //初始化库存  
    17.    
  
  
  
  17.         nKuCuen = 10;  
    18.    
  
  
  
  18.         //模拟开抢  
    19.    
  
  
  
  19.         users.parallelStream().forEach(b -> {  
    20.    
  
  
  
  20.             String shopUser = qiang(b);  
    21.    
  
  
  
  21.             if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {  
    22.    
  
  
  
  22.                 shopUsers.add(shopUser);  
    23.    
  
  
  
  23.             }  
    24.    
  
  
  
  24.         });  
    25.    
  
  
  
  25.         return shopUsers;  
    26.    
  
  
  
  26.     } 
    27.

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：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. /**  
    2.    
  
  
  
  2.      * 模拟抢单动作  
    3.    
  
  
  
  3.      *  
    4.    
  
  
  
  4.      * @param b  
    5.    
  
  
  
  5.      * @return  
    6.    
  
  
  
  6.      */  
    7.    
  
  
  
  7.     private String qiang(String b) {  
    8.    
  
  
  
  8.         //用户开抢时间  
    9.    
  
  
  
  9.         long startTime = System.currentTimeMillis();  
    10.    
  
  
  
  10.         //未抢到的情况下，30秒内继续获取锁  
    11.    
  
  
  
  11.         while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {  
    12.    
  
  
  
  12.             //商品是否剩余  
    13.    
  
  
  
  13.             if (nKuCuen <= 0) {  
    14.    
  
  
  
  14.                 break;  
    15.    
  
  
  
  15.             }  
    16.    
  
  
  
  16.             if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {  
    17.    
  
  
  
  17.                 //用户b拿到锁  
    18.    
  
  
  
  18.                 logger.info("用户{}拿到锁...", b);  
    19.    
  
  
  
  19.                 try {  
    20.    
  
  
  
  20.                     //商品是否剩余  
    21.    
  
  
  
  21.                     if (nKuCuen <= 0) {  
    22.    
  
  
  
  22.                         break;  
    23.    
  
  
  
  23.                     }  
    24.    
  
  
  
  24.                     //模拟生成订单耗时操作，方便查看：神牛-50 多次获取锁记录  
    25.    
  
  
  
  25.                     try {  
    26.    
  
  
  
  26.                         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  
    27.    
  
  
  
  27.                     } catch (InterruptedException e) {  
    28.    
  
  
  
  28.                         e.printStackTrace();  
    29.    
  
  
  
  29.                     }  
    30.    
  
  
  
  30.                     //抢购成功，商品递减，记录用户  
    31.    
  
  
  
  31.                     nKuCuen -= 1;  
    32.    
  
  
  
  32.                     //抢单成功跳出  
    33.    
  
  
  
  33.                     logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存：{}", b, nKuCuen);  
    34.    
  
  
  
  34.                     return b + "抢单成功，所剩库存：" + nKuCuen;  
    35.    
  
  
  
  35.                 } finally {  
    36.    
  
  
  
  36.                     logger.info("用户{}释放锁...", b);  
    37.    
  
  
  
  37.                     //释放锁  
    38.    
  
  
  
  38.                     jedisCom.delnx(shangpingKey, b);  
    39.    
  
  
  
  39.                 }  
    40.    
  
  
  
  40.             } else {  
    41.    
  
  
  
  41.                 //用户b没拿到锁，在超时范围内继续请求锁，不需要处理  
    42.    
  
  
  
  42. //                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {  
    43.    
  
  
  
  43. //                    logger.info("用户{}等待获取锁...", b);  
    44.    
  
  
  
  44. //                }  
    45.    
  
  
  
  45.             }  
    46.    
  
  
  
  46.         }  
    47.    
  
  
  
  47.         return "";  
    48.    
  
  
  
  48.     } 
    49.

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)

再来看下记录的日志结果：

最终返回抢购成功的用户：

标题名称：SpringBoot+Redis分布式锁：模拟抢单
标题链接：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news10/476410.html

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