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SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

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。

作者:神牛003来源:Java团长|2020-02-11 16:10

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. <dependency>  
  2.     <groupId>redis.clients</groupId>  
  3.     <artifactId>jedis</artifactId>  
  4. </dependency> 

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

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. public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {  
  3.      return jedisCom.setnx(key, val);  

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

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. public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {  
  3.    return jedisCom.delnx(key, val);  

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

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

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:

【责任编辑:庞桂玉 TEL:(010)68476606】

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