redis乐观锁与悲观锁的实战 _Redis

概念

Redis是一个内存中的键值存储系统，支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表等。Redis提供了两种锁机制，即乐观锁和悲观锁。

乐观锁

乐观锁是一种乐观的并发控制策略，它认为数据在大多数情况下不会被其他线程占用，因此每次需要修改数据时，都不会获取锁，而是直接进行修改。在Redis中，可以通过WATCH和CAS命令来实现乐观锁，WATCH命令用于监视一个或多个键，CAS命令用于检查并更新键的值。

例如，假设有一个计数器键counter，多个客户端都需要对其进行操作。使用乐观锁的方式，可以在每个客户端执行操作之前，先通过WATCH命令监视counter键：

				?

									WATCH counter

									current_count = GET counter

									new_count = current_count + 1

									MULTI

									SET counter new_count

									EXEC

然后，在EXEC命令执行之前，使用GET命令再次获取counter键的值，并将其与之前获取的值进行比较。如果值相等，就说明期间没有其他客户端对counter键进行了修改，此时可以使用CAS命令将新值设置到counter键中。如果值不相等，则说明期间有其他客户端对counter键进行了修改，需要重新执行操作。

				?

									GET counter

悲观锁

悲观锁是一种悲观的并发控制策略，它认为数据在大多数情况下都会被其他线程占用，因此每次需要修改数据时，都会先获取锁，确保在修改期间没有其他线程可以访问该数据。在Redis中，可以通过WATCH命令来实现悲观锁，该命令可以监视一个或多个键，如果在事务执行期间有任何被监视键的值发生了变化，整个事务会被回滚。

还是上文的例子

				?

									WATCH counter

									current_count = GET counter

									new_count = current_count + 1

									MULTI

									SET counter new_count

									EXEC

如果在执行事务期间，有其他客户端修改了counter键，那么整个事务会被回滚，需要重新执行。

悲观锁的优点在于它可以确保数据的一致性，但缺点在于它需要获取锁，可能会引起线程的阻塞，影响并发性能。

乐观锁示例

假设有一个电商平台，用户可以在平台上购买商品。为了保证数据的一致性，我们可以使用Redis的乐观锁来实现商品库存的扣减。

首先，我们需要在Redis中保存每个商品的库存信息，使用hash数据结构来保存，例如：

然后，在业务逻辑中，当用户购买一个商品时，需要执行以下步骤：

使用WATCH命令监视商品库存键，例如stock:sku001；
使用GET命令获取当前商品库存数量；
检查商品库存是否足够，如果不足，直接返回错误信息；
计算新的库存数量，并使用MULTI命令开启一个事务；
使用HSET命令将新的库存数量保存到Redis中；
执行事务，如果在执行期间有其他客户端修改了商品库存，会回滚事务，需要重新执行。

下面是使用Spring Boot实现的示例代码：

				?

									@Service

									public class OrderService {

									    private final RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate;

									    @Autowired

									    public OrderService(RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate) {

									        this.redisTemplate = redisTemplate;

									    }

									    public void placeOrder(String sku, int quantity) {

									        String stockKey = "stock:" + sku;

									        while (true) {

									            // 监视商品库存键，以便在事务开始前检测是否有其他客户端修改了库存

									            redisTemplate.watch(stockKey);

									            // 获取当前库存数量

									            int currentStock = redisTemplate.opsForHash().get(stockKey, sku);

									            // 检查库存是否足够

									            if (currentStock < quantity) {

									                // 库存不足，放弃事务并抛出异常

									                redisTemplate.unwatch();

									                throw new RuntimeException("Out of stock");

									            }

									            // 计算新的库存数量

									            int newStock = currentStock - quantity;

									            // 开始事务

									            redisTemplate.multi();

									            // 更新库存数量

									            redisTemplate.opsForHash().put(stockKey, sku, newStock);

									            // 提交事务

									            List<Object> results = redisTemplate.exec();

									            // 如果事务执行成功，则退出循环

									            if (results != null) {

									                break;

									            }

									            // 如果事务执行失败，则重试

									        }

									    }

									}

在上面的代码中，我们使用RedisTemplate来操作Redis，其中watch方法用于监视商品库存键，opsForHash方法用于获取和修改商品库存的值，multi和exec方法用于开启和提交事务。

悲观锁示例

除了乐观锁，Redis还支持悲观锁，可以通过设置NX（Not Exist）或XX（Exist）标志来实现。例如，当NX标志设置为true时，如果锁不存在，会返回OK，并创建一个锁；如果锁已经存在，会返回null，表示获取锁失败。反之，当XX标志设置为true时，如果锁已经存在，会返回OK，表示获取锁成功；如果锁不存在，会返回null，表示获取锁失败。

下面是使用Spring Boot实现的悲观锁示例代码：

				?

									@Service

									public class OrderService {

									    private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

									    @Autowired

									    public OrderService(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {

									        this.redisTemplate = redisTemplate;

									    }

									    public void placeOrder(String sku, int quantity) {

									        String lockKey = "lock:" + sku;

									        // 尝试获取锁，如果锁已经存在，说明有其他线程正在执行相关操作

									        Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked");

									        if (!locked) {

									            // 获取锁失败，抛出异常

									            throw new RuntimeException("Unable to acquire lock");

									        }

									        // 设置锁的过期时间，防止锁被一直占用

									        redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);

									        try {

									            // 执行订单创建、扣减库存等操作

									        } finally {

									            // 释放锁

									            redisTemplate.delete(lockKey);

									        }

									    }

									}