Redis实现分布式锁

单体锁存在的问题

在单体应用中，如果我们对共享数据不进行加锁操作，多线程操作共享数据时会出现数据一致性问题。

(下述实例是一个简单的下单问题：从redis中获取库存，检查库存是否够，>0才允许下单)

我们的解决办法通常是加锁。如下加单体锁（synchronized或RentranLock）来保证单个实例并发安全：

但上锁代码块内线程只能串行执行，效率低。单体应用难以满足实际高并发访问需求，会将单体应用部署到多个tomcat实例上，由负载均衡将请求分发到不同实例上。

一个tomocat实例是一个JVM进程，单体锁（synchronized、ReentrantLock）是JVM层面的锁，只能控制单个实例上的并发访问安全，多实例下依然存在数据一致性问题。

分布式锁

分布式锁登场：分布式锁指的是，所有服务中的所有线程都去获取同一把锁，但只有一个线程可以成功的获得锁，其他没有获得锁的线程必须全部等待，直到持有锁的线程释放锁。

分布式锁是可以跨越多个实例，多个进程的锁

分布式锁具备的条件

互斥性：任意时刻，只能有一个客户端持有锁

锁超时释放：持有锁超时，可以释放，防止死锁

可重入性：一个线程获取了锁之后，可以再次对其请求加锁

高可用、高性能：加锁和解锁开销要尽可能低，同时保证高可用

安全性：锁只能被持有该锁的服务(或应用)释放。

容错性：在持有锁的服务崩溃时，锁仍能得到释放，避免死锁。

分布式锁实现方案

分布式锁都是通过第三方组件来实现的，目前比较流行的分布式锁的解决方案有：

1、数据库，通过数据库可以实现分布式锁，但是在高并发的情况下对数据库压力较大，所以很少使用。
2、Redis，借助Redis也可以实现分布式锁，而且Redis的Java客户端种类很多，使用的方法也不尽相同。
3、Zookeeper，Zookeeper也可以实现分布式锁，同样Zookeeper也存在多个Java客户端，使用方法也不相同

（数据库、Zookeeper实现可参考：https://blog.csdn.net/poizxc2014/article/details/123963250，这里主要介绍哈redis实现分布式锁）

Redis实现分布式锁

再回到上述获取库存的实例，使用Redis实现并发访问安全。

1）基本方案：Redis提供了setXX指令来实现分布式锁

SETNX

格式: setnx key value
将key 的值设为value ，当且仅当key不存在。
若给定的 key已经存在，则SETNX不做任何动作。

设置分布式锁后，能保证并发安全，但上述代码还存在问题，如果执行过程中出现异常，程序就直接抛出异常退出，导致锁没有释放造成最终死锁的问题。（即使将锁放在finally中释放，但是假如是执行到中途系统宕机，锁还是没有被成功的释放掉，依然会出现死锁现象）

2）方案改进：可以给锁设置一个超时时间，到时自动释放锁（锁的过期时间大于业务执行时间）

上述两行代码中，由于加锁和设置锁过期时间不是原子的，可能加锁完就宕机了，那死锁依然存在，所以需要保证两指令执行的原子性

连起来一起写可以原子执行。

3）改进三：再看看是否还有问题。假设有多个线程，锁的过期时间10s,线程1上锁后执行业务逻辑的时长超过十秒，锁到期释放锁，线程2就可以获得锁执行，此时线程1执行完删除锁,删除的就是线程2持有的锁，线程3又可以获取锁，线程2执行完删除锁，删除的是线程3的锁，如此往后，这样就会出问题。

解决办法就是让线程只能删除自己的锁，即给每个线程上的锁添加唯一标识（这里UUID实现，基本不会出现重复），删除锁时判断这个标识：

但上述红框中由于判定和释放锁不是原子的，极端情况下，可能判定可以释放锁，在执行删除锁操作前刚好时间到了，其他线程获取锁执行，前者线程删除锁删除的依然是别的线程的锁，所以要让删除锁具有原子性，可以利用redis事务或lua脚本实现原子操作判断+删除

//redis事务或lua脚本（lua脚本的执行是原子的）,如下

    @RequestMapping(" /deduct_stock")
    public String deductStock() {
        String REDIS_LOCK = "good_lock";
        // 每个人进来先要进行加锁，key值为"good_lock"
        String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
        try{
            // 为key加一个过期时间
            Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, value,10L,TimeUnit.SECONDS);

            // 加锁失败
            if(!flag){
                return "抢锁失败！";
            }
            System.out.println( value+ " 抢锁成功");
            String result = template.opsForValue().get("goods:001");
            int total = result == null ? 0 : Integer.parseInt(result);
            if (total > 0) {
                // 如果在此处需要调用其他微服务，处理时间较长。。。
                int realTotal = total - 1;
                template.opsForValue().set("goods:001", String.valueOf(realTotal));
                System.out.println("购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8002");
                return "购买商品成功，库存还剩：" + realTotal + "件， 服务端口为8002";
            } else {
                System.out.println("购买商品失败，服务端口为8002");
            }
            return "购买商品失败，服务端口为8002";
        }finally {
            // 谁加的锁，谁才能删除
            // 也可以使用redis事务
            // https://redis.io/commands/set
            // 使用Lua脚本，进行锁的删除

            Jedis jedis = null;
            try{
                jedis = RedisUtils.getJedis();

                String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] " +
                        "then " +
                        "return redis.call('del',KEYS[1]) " +
                        "else " +
                        "   return 0 " +
                        "end";

                Object eval = jedis.eval(script, Collections.singletonList(REDIS_LOCK), Collections.singletonList(value));
                if("1".equals(eval.toString())){
                    System.out.println("-----del redis lock ok....");
                }else{
                    System.out.println("-----del redis lock error ....");
                }
            }catch (Exception e){

            }finally {

                if(null != jedis){
                    jedis.close();
                }
            }

            // redis事务
//            while(true){
//                template.watch(REDIS_LOCK);
//                if(template.opsForValue().get(REDIS_LOCK).equalsIgnoreCase(value)){
//                    template.setEnableTransactionSupport(true);
//                    template.multi();
//                    template.delete(REDIS_LOCK);
//                    List