應(yīng)用場(chǎng)景
在傳統(tǒng)單機(jī)部署的情況下，可以使用Java并發(fā)處理相關(guān)的API（如ReentrantLock或synchronized）進(jìn)行互斥控制。這種Java提供的原生鎖機(jī)制可以保證在同一個(gè)Java虛擬機(jī)進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程同步執(zhí)行，避免出現(xiàn)無(wú)序現(xiàn)象。
但在互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，例如在商品秒殺過(guò)程中，隨著客戶業(yè)務(wù)量上升，整個(gè)系統(tǒng)并發(fā)飆升，需要多臺(tái)機(jī)器并發(fā)運(yùn)行。例如當(dāng)兩個(gè)用戶同時(shí)發(fā)起的請(qǐng)求分別落在兩個(gè)不同的機(jī)器上時(shí)，雖然這兩個(gè)請(qǐng)求可以同時(shí)執(zhí)行，但是因?yàn)閮蓚€(gè)機(jī)器運(yùn)行在兩個(gè)不同的Java虛擬機(jī)中，因此每個(gè)機(jī)器加的鎖不是同一個(gè)鎖，而不同的鎖只對(duì)屬于自己Java虛擬機(jī)中的線程有效，對(duì)其他Java虛擬機(jī)的線程無(wú)效。此時(shí)，Java提供的原生鎖機(jī)制在多機(jī)部署場(chǎng)景下就會(huì)失效，出現(xiàn)庫(kù)存超賣(mài)的現(xiàn)象。
解決方案
基于上述場(chǎng)景，需要保證兩臺(tái)機(jī)器加的鎖是同一個(gè)鎖，用加鎖的方式對(duì)某種資源進(jìn)行順序訪問(wèn)控制。這就需要分布式鎖登場(chǎng)了。
分布式鎖的思路是：在整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)全局的、唯一的分配鎖的“東西”，當(dāng)每個(gè)系統(tǒng)需要加鎖時(shí)，都向其獲取一把鎖，使不同的系統(tǒng)獲取到的內(nèi)容可以認(rèn)為是同一把鎖。
當(dāng)前分布式加鎖主要有三種方式：（磁盤(pán)） 數(shù)據(jù)庫(kù) 、緩存數(shù)據(jù)庫(kù)、Zookeeper。
使用DCS服務(wù)中Redis緩存實(shí)例實(shí)現(xiàn)分布式加鎖，有幾大優(yōu)勢(shì)：
- 加鎖操作簡(jiǎn)單，使用SET、GET、DEL等幾條簡(jiǎn)單命令即可實(shí)現(xiàn)鎖的獲取和釋放。
- 性能優(yōu)越，緩存數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)優(yōu)于磁盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)與Zookeeper。
- 可靠性強(qiáng)，DCS有主備和集群實(shí)例類型，避免單點(diǎn)故障。
對(duì)分布式應(yīng)用加鎖，能夠避免出現(xiàn)庫(kù)存超賣(mài)及無(wú)序訪問(wèn)等現(xiàn)象。本實(shí)踐介紹如何使用Redis對(duì)分布式應(yīng)用加鎖。
前提條件
- 已創(chuàng)建DCS緩存實(shí)例，且狀態(tài)為“運(yùn)行中”。
- 客戶端所在服務(wù)器與DCS緩存實(shí)例網(wǎng)絡(luò)互通：
- 客戶端與Redis實(shí)例所在VPC為同一VPC
- 客戶端與Redis實(shí)例所在VPC為相同region下的不同VPC
如果客戶端與Redis實(shí)例不在相同VPC中，可以通過(guò)建立VPC對(duì)等連接方式連通網(wǎng)絡(luò)，具體請(qǐng)參考：緩存實(shí)例是否支持跨VPC訪問(wèn)？。
- 客戶端與Redis實(shí)例所在VPC不在相同region
如果客戶端服務(wù)器和Redis實(shí)例不在同一region，僅支持通過(guò) 云專線 打通網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)參考云專線。
- 公網(wǎng)訪問(wèn)
客戶端公網(wǎng)訪問(wèn)Redis 4.0/5.0/6.0實(shí)例時(shí)，需要開(kāi)啟實(shí)例公網(wǎng)訪問(wèn)開(kāi)關(guān)，具體請(qǐng)參考開(kāi)啟Redis 4.0/5.0/6.0公網(wǎng)訪問(wèn)并獲取公網(wǎng)訪問(wèn)地址。
- 客戶端所在的服務(wù)器已安裝JDK1.8以上版本和開(kāi)發(fā)工具（本文檔以安裝Eclipse為例），下載jedis客戶端（單擊此處直接下載jar包）。
本文檔下載的開(kāi)發(fā)工具和客戶端僅為示例，您可以選擇其它類型的工具和客戶端。
實(shí)施步驟
- 在服務(wù)器上運(yùn)行Eclipse，創(chuàng)建一個(gè)java工程，為示例代碼分別創(chuàng)建一個(gè)分布式鎖實(shí)現(xiàn)類DistributedLock.java和測(cè)試類CaseTest.java，并將jedis客戶端作為library引用到工程中。
創(chuàng)建的分布式鎖實(shí)現(xiàn)類DistributedLock.java內(nèi)容示例如下：
package dcsDemo01; import java.util.UUID; import redis.clients.jedis.Jedis; import redis.clients.jedis.params.SetParams; public class DistributedLock { // Redis實(shí)例連接地址和端口，需替換為實(shí)際獲取的值 private final String host = "192.168.0.220"; private final int port = 6379; private static final String SUC CES S = "OK"; public DistributedLock(){} /* * @param lockName 鎖名 * @param timeout 獲取鎖的超時(shí)時(shí)間 * @param lockTimeout 鎖的有效時(shí)間 * @return 鎖的標(biāo)識(shí) */ public String getLockWithTimeout(String lockName, long timeout, long lockTimeout) { String ret = null; Jedis jedisClient = new Jedis(host, port); try { // Redis實(shí)例連接密碼，需替換為實(shí)際獲取的值 String authMsg = jedisClient.auth("passwd"); if (!SUCCESS.equals(authMsg)) { System.out.println("AUTH FAILED: " + authMsg); } String identifier = UUID.randomUUID().toString(); String lockKey = "DLock:" + lockName; long end = System.currentTimeMillis() + timeout; SetParams setParams = new SetParams(); setParams.nx().px(lockTimeout); while(System.currentTimeMillis() < end) { String result = jedisClient.set(lockKey, identifier, setParams); if(SUCCESS.equals(result)) { ret = identifier; break; } try { Thread.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { jedisClient.quit(); jedisClient.close(); } return ret; } /* * @param lockName 鎖名 * @param identifier 鎖的標(biāo)識(shí) */ public void releaseLock(String lockName, String identifier) { Jedis jedisClient = new Jedis(host, port); try { String authMsg = jedisClient.auth("passwd"); if (!SUCCESS.equals(authMsg)) { System.out.println("AUTH FAILED: " + authMsg); } String lockKey = "DLock:" + lockName; if(identifier.equals(jedisClient.get(lockKey))) { jedisClient.del(lockKey); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { jedisClient.quit(); jedisClient.close(); } } }
須知：
該代碼實(shí)現(xiàn)僅展示使用DCS服務(wù)進(jìn)行加鎖訪問(wèn)的便捷性。具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要考慮死鎖、鎖的檢查等情況，這里不做詳細(xì)說(shuō)明。
假設(shè)20個(gè)線程對(duì)10臺(tái)mate10手機(jī)進(jìn)行搶購(gòu)，創(chuàng)建的測(cè)試類CaseTest.java類內(nèi)容示例如下：package dcsDemo01; import java.util.UUID; public class CaseTest { public static void main(String[] args) { ServiceOrder service = new ServiceOrder(); for (int i = 0; i < 20; i++) { ThreadBuy client = new ThreadBuy(service); client.start(); } } } class ServiceOrder { private final int MAX = 10; DistributedLock DLock = new DistributedLock(); int n = 10; public void handleOder() { String userName = UUID.randomUUID().toString().substring(0,8) + Thread.currentThread().getName(); String identifier = DLock.getLockWithTimeout("Huawei Mate 10", 10000, 2000); System.out.println("正在為用戶：" + userName + " 處理訂單"); if(n > 0) { int num = MAX - n + 1; System.out.println("用戶："+ userName + "購(gòu)買(mǎi)第" + num + "臺(tái)，剩余" + (--n) + "臺(tái)"); }else { System.out.println("用戶："+ userName + "無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！"); } DLock.releaseLock("Huawei Mate 10", identifier); } } class ThreadBuy extends Thread { private ServiceOrder service; public ThreadBuy(ServiceOrder service) { this.service = service; } @Override public void run() { service.handleOder(); } } - 將DCS緩存實(shí)例的連接地址、端口以及連接密碼配置到分布式鎖實(shí)現(xiàn)類DistributedLock.java示例代碼文件中。
在DistributedLock.java中，host及port配置為實(shí)例的連接地址及端口號(hào)，在getLockWithTimeout、releaseLock方法中需配置passwd值為實(shí)例訪問(wèn)密碼。
- 將測(cè)試類CaseTest中加鎖部分注釋掉，變成無(wú)鎖情況，示例如下：
//測(cè)試類中注釋兩行用于加鎖的代碼： public void handleOder() { String userName = UUID.randomUUID().toString().substring(0,8) + Thread.currentThread().getName(); //加鎖代碼 //String identifier = DLock.getLockWithTimeout("Huawei Mate 10", 10000, 2000); System.out.println("正在為用戶：" + userName + " 處理訂單"); if(n > 0) { int num = MAX - n + 1; System.out.println("用戶："+ userName + "購(gòu)買(mǎi)第" + num + "臺(tái)，剩余" + (--n) + "臺(tái)"); }else { System.out.println("用戶："+ userName + "無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！"); } //加鎖代碼 //DLock.releaseLock("Huawei Mate 10", identifier); } - 編譯及運(yùn)行無(wú)鎖的類，運(yùn)行結(jié)果是搶購(gòu)無(wú)序的，如下：
正在為用戶：e04934ddThread-5 處理訂單 正在為用戶：a4554180Thread-0 處理訂單 用戶：a4554180Thread-0購(gòu)買(mǎi)第2臺(tái)，剩余8臺(tái) 正在為用戶：b58eb811Thread-10 處理訂單 用戶：b58eb811Thread-10購(gòu)買(mǎi)第3臺(tái)，剩余7臺(tái) 正在為用戶：e8391c0eThread-19 處理訂單 正在為用戶：21fd133aThread-13 處理訂單 正在為用戶：1dd04ff4Thread-6 處理訂單 用戶：1dd04ff4Thread-6購(gòu)買(mǎi)第6臺(tái)，剩余4臺(tái) 正在為用戶：e5977112Thread-3 處理訂單 正在為用戶：4d7a8a2bThread-4 處理訂單 用戶：e5977112Thread-3購(gòu)買(mǎi)第7臺(tái)，剩余3臺(tái) 正在為用戶：18967410Thread-15 處理訂單 用戶：18967410Thread-15購(gòu)買(mǎi)第9臺(tái)，剩余1臺(tái) 正在為用戶：e4f51568Thread-14 處理訂單 用戶：21fd133aThread-13購(gòu)買(mǎi)第5臺(tái)，剩余5臺(tái) 用戶：e8391c0eThread-19購(gòu)買(mǎi)第4臺(tái)，剩余6臺(tái) 正在為用戶：d895d3f1Thread-12 處理訂單 用戶：d895d3f1Thread-12無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：7b8d2526Thread-11 處理訂單 用戶：7b8d2526Thread-11無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：d7ca1779Thread-8 處理訂單 用戶：d7ca1779Thread-8無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：74fca0ecThread-1 處理訂單 用戶：74fca0ecThread-1無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 用戶：e04934ddThread-5購(gòu)買(mǎi)第1臺(tái)，剩余9臺(tái) 用戶：e4f51568Thread-14購(gòu)買(mǎi)第10臺(tái)，剩余0臺(tái) 正在為用戶：aae76a83Thread-7 處理訂單 用戶：aae76a83Thread-7無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：c638d2cfThread-2 處理訂單 用戶：c638d2cfThread-2無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：2de29a4eThread-17 處理訂單 用戶：2de29a4eThread-17無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：40a46ba0Thread-18 處理訂單 用戶：40a46ba0Thread-18無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：211fd9c7Thread-9 處理訂單 用戶：211fd9c7Thread-9無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：911b83fcThread-16 處理訂單 用戶：911b83fcThread-16無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 用戶：4d7a8a2bThread-4購(gòu)買(mǎi)第8臺(tái)，剩余2臺(tái)
- 取消測(cè)試類CaseTest中注釋的加鎖內(nèi)容，編譯并運(yùn)行得到有序的搶購(gòu)結(jié)果如下：
正在為用戶：eee56fb7Thread-16 處理訂單 用戶：eee56fb7Thread-16購(gòu)買(mǎi)第1臺(tái)，剩余9臺(tái) 正在為用戶：d6521816Thread-2 處理訂單 用戶：d6521816Thread-2購(gòu)買(mǎi)第2臺(tái)，剩余8臺(tái) 正在為用戶：d7b3b983Thread-19 處理訂單 用戶：d7b3b983Thread-19購(gòu)買(mǎi)第3臺(tái)，剩余7臺(tái) 正在為用戶：36a6b97aThread-15 處理訂單 用戶：36a6b97aThread-15購(gòu)買(mǎi)第4臺(tái)，剩余6臺(tái) 正在為用戶：9a973456Thread-1 處理訂單 用戶：9a973456Thread-1購(gòu)買(mǎi)第5臺(tái)，剩余5臺(tái) 正在為用戶：03f1de9aThread-14 處理訂單 用戶：03f1de9aThread-14購(gòu)買(mǎi)第6臺(tái)，剩余4臺(tái) 正在為用戶：2c315ee6Thread-11 處理訂單 用戶：2c315ee6Thread-11購(gòu)買(mǎi)第7臺(tái)，剩余3臺(tái) 正在為用戶：2b03b7c0Thread-12 處理訂單 用戶：2b03b7c0Thread-12購(gòu)買(mǎi)第8臺(tái)，剩余2臺(tái) 正在為用戶：75f25749Thread-0 處理訂單 用戶：75f25749Thread-0購(gòu)買(mǎi)第9臺(tái)，剩余1臺(tái) 正在為用戶：26c71db5Thread-18 處理訂單 用戶：26c71db5Thread-18購(gòu)買(mǎi)第10臺(tái)，剩余0臺(tái) 正在為用戶：c32654dbThread-17 處理訂單 用戶：c32654dbThread-17無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：df94370aThread-7 處理訂單 用戶：df94370aThread-7無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：0af94cddThread-5 處理訂單 用戶：0af94cddThread-5無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：e52428a4Thread-13 處理訂單 用戶：e52428a4Thread-13無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：46f91208Thread-10 處理訂單 用戶：46f91208Thread-10無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：e0ca87bbThread-9 處理訂單 用戶：e0ca87bbThread-9無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：f385af9aThread-8 處理訂單 用戶：f385af9aThread-8無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：46c5f498Thread-6 處理訂單 用戶：46c5f498Thread-6無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：935e0f50Thread-3 處理訂單 用戶：935e0f50Thread-3無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！ 正在為用戶：d3eaae29Thread-4 處理訂單 用戶：d3eaae29Thread-4無(wú)法購(gòu)買(mǎi)，已售罄！
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