Spring Boot + Redis 实现分布式锁，还有谁不会？_Java教程

一、业务背景

有些业务请求，属于耗时操作，需要加锁，防止后续的并发操作，同时对数据库的数据进行操作，需要避免对之前的业务造成影响。

二、分析流程

使用 Redis 作为分布式锁，将锁的状态放到 Redis 统一维护，解决集群中单机 JVM 信息不互通的问题，规定操作顺序，保护用户的数据正确。

梳理设计流程

新建注解 @interface，在注解里设定入参标志

增加 AOP 切点，扫描特定注解

建立 @Aspect 切面任务，注册 bean 和拦截特定方法

特定方法参数 ProceedingJoinPoint，对方法 pjp.proceed() 前后进行拦截

切点前进行加锁，任务执行后进行删除 key

核心步骤：加锁、解锁和续时

使用了 RedisTemplate 的 opsForValue.setIfAbsent 方法，判断是否有 key，设定一个随机数 UUID.random().toString，生成一个随机数作为 value。

从 redis 中获取锁之后，对 key 设定 expire 失效时间，到期后自动释放锁。

按照这种设计，只有第一个成功设定 Key 的请求，才能进行后续的数据操作，后续其它请求由于无法获得资源，将会失败结束。

超时问题

担心 pjp.proceed() 切点执行的方法太耗时，导致 Redis 中的 key 由于超时提前释放了。

例如，线程 A 先获取锁，proceed 方法耗时，超过了锁超时时间，到期释放了锁，这时另一个线程 B 成功获取 Redis 锁，两个线程同时对同一批数据进行操作，导致数据不准确。

解决方案：增加一个「续时」

任务不完成，锁不释放：

维护了一个定时线程池 ScheduledExecutorService，每隔 2s 去扫描加入队列中的 Task，判断是否失效时间是否快到了，公式为：【失效时间】<= 【当前时间】+【失效间隔（三分之一超时）】

/**  * 线程池，每个 JVM 使用一个线程去维护 keyAliveTime，定时执行 runnable  */ private static final ScheduledExecutorService SCHEDULER = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("redisLock-schedule-pool").daemon(true).build()); static { SCHEDULER.scheduleAtFixedRate(() -> { // do something to extend time }, 0, 2, TimeUnit.SECONDS); }

三、设计方案

经过上面的分析，同事小鱼设计出了这个方案：

Spring Boot + Redis 实现分布式锁，还有谁不会？

前面已经说了整体流程，这里强调一下几个核心步骤：

拦截注解 @RedisLock，获取必要的参数
加锁操作
续时操作
结束业务，释放锁

四、实操

之前也有整理过 AOP 使用方法，可以参考一下。

核心切面拦截的操作

RedisLockAspect.java 该类分成三部分来描述具体作用

Pointcut 设定

/**  * @annotation 中的路径表示拦截特定注解  */ @Pointcut("@annotation(cn.sevenyuan.demo.aop.lock.RedisLockAnnotation)") public void redisLockPC() { }

Around 前后进行加锁和释放锁

前面步骤定义了我们想要拦截的切点，下一步就是在切点前后做一些自定义操作：

@Around(value = "redisLockPC()") public Object around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable { // 解析参数
    Method method = resolveMethod(pjp); RedisLockAnnotation annotation = method.getAnnotation(RedisLockAnnotation.class); RedisLockTypeEnum typeEnum = annotation.typeEnum(); Object[] params = pjp.getArgs(); String ukString = params[annotation.lockFiled()].toString(); // 省略很多参数校验和判空
    String businessKey = typeEnum.getUniqueKey(ukString); String uniqueValue = UUID.randomUUID().toString(); // 加锁
    Object result = null; try { boolean isSuccess = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(businessKey, uniqueValue); if (!isSuccess) { throw new Exception("You can't do it，because another has get the lock =-="); } redisTemplate.expire(businessKey, annotation.lockTime(), TimeUnit.SECONDS); Thread currentThread = Thread.currentThread(); // 将本次 Task 信息加入「延时」队列中
        holderList.add(new RedisLockDefinitionHolder(businessKey, annotation.lockTime(), System.currentTimeMillis(), currentThread, annotation.tryCount())); // 执行业务操作
        result = pjp.proceed(); // 线程被中断，抛出异常，中断此次请求
        if (currentThread.isInterrupted()) { throw new InterruptedException("You had been interrupted =-="); } } catch (InterruptedException e ) { log.error("Interrupt exception, rollback transaction", e); throw new Exception("Interrupt exception, please send request again"); } catch (Exception e) { log.error("has some error, please check again", e); } finally { // 请求结束后，强制删掉 key，释放锁
        redisTemplate.delete(businessKey); log.info("release the lock, businessKey is [" + businessKey + "]"); } return result; }

上述流程简单总结一下：

解析注解参数，获取注解值和方法上的参数值
redis 加锁并且设置超时时间
将本次 Task 信息加入「延时」队列中，进行续时，方式提前释放锁
加了一个线程中断标志
结束请求，finally 中释放锁

续时操作

这里用了 ScheduledExecutorService，维护了一个线程，不断对任务队列中的任务进行判断和延长超时时间：

// 扫描的任务队列
private static ConcurrentLinkedQueue<RedisLockDefinitionHolder> holderList = new ConcurrentLinkedQueue(); /**  * 线程池，维护keyAliveTime  */ private static final ScheduledExecutorService SCHEDULER = new ScheduledThreadPoolExecutor(1, new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("redisLock-schedule-pool").daemon(true).build()); { // 两秒执行一次「续时」操作
    SCHEDULER.scheduleAtFixedRate(() -> { // 这里记得加 try-catch，否者报错后定时任务将不会再执行=-= Iterator<RedisLockDefinitionHolder> iterator = holderList.iterator(); while (iterator.hasNext()) { RedisLockDefinitionHolder holder = iterator.next(); // 判空
            if (holder == null) { iterator.remove(); continue; } // 判断 key 是否还有效，无效的话进行移除
            if (redisTemplate.opsForValue().get(holder.getBusinessKey()) == null) { iterator.remove(); continue; } // 超时重试次数，超过时给线程设定中断
            if (holder.getCurrentCount() > holder.getTryCount()) { holder.getCurrentTread().interrupt(); iterator.remove(); continue; } // 判断是否进入最后三分之一时间 long curTime = System.currentTimeMillis(); boolean shouldExtend = (holder.getLastModifyTime() + holder.getModifyPeriod()) <= curTime; if (shouldExtend) { holder.setLastModifyTime(curTime); redisTemplate.expire(holder.getBusinessKey(), holder.getLockTime(), TimeUnit.SECONDS); log.info("businessKey : [" + holder.getBusinessKey() + "], try count : " + holder.getCurrentCount()); holder.setCurrentCount(holder.getCurrentCount() + 1); } } }, 0, 2, TimeUnit.SECONDS); }

这段代码，用来实现设计图中虚线框的思想，避免一个请求十分耗时，导致提前释放了锁。

这里加了「线程中断」Thread#interrupt，希望超过重试次数后，能让线程中断（未经严谨测试，仅供参考哈哈哈哈）

不过建议如果遇到这么耗时的请求，还是能够从根源上查找，分析耗时路径，进行业务优化或其它处理，避免这些耗时操作。

所以记得多打点 Log，分析问题时可以更快一点。如何使用SpringBoot AOP 记录操作日志、异常日志？

五、开始测试

在一个入口方法中，使用该注解，然后在业务中模拟耗时请求，使用了 Thread#sleep

@GetMapping("/testRedisLock") @RedisLockAnnotation(typeEnum = RedisLockTypeEnum.ONE, lockTime = 3) public Book testRedisLock(@RequestParam("userId") Long userId) { try { log.info("睡眠执行前"); Thread.sleep(10000); log.info("睡眠执行后"); } catch (Exception e) { // log error
        log.info("has some error", e); } return null; }

使用时，在方法上添加该注解，然后设定相应参数即可，根据 typeEnum 可以区分多种业务，限制该业务被同时操作。

测试结果：

2020-04-04 14:55:50.864 INFO 9326 --- [nio-8081-exec-1] c.s.demo.controller.BookController       : 睡眠执行前 2020-04-04 14:55:52.855 INFO 9326 --- [k-schedule-pool] c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect        : businessKey : [Business1:1024], try count : 0 2020-04-04 14:55:54.851 INFO 9326 --- [k-schedule-pool] c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect        : businessKey : [Business1:1024], try count : 1 2020-04-04 14:55:56.851 INFO 9326 --- [k-schedule-pool] c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect        : businessKey : [Business1:1024], try count : 2 2020-04-04 14:55:58.852 INFO 9326 --- [k-schedule-pool] c.s.demo.aop.lock.RedisLockAspect        : businessKey : [Business1:1024], try count : 3 2020-04-04 14:56:00.857 INFO 9326 --- [nio-8081-exec-1] c.s.demo.controller.BookController       : has some error java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
 at java.lang.Thread.sleep(Native Method) [na:1.8.0_221]