Spring Boot+Redis 分布式鎖模擬搶單

本篇內容主要講解的是redis分布式鎖,這個在各大廠面試幾乎都是必備的,下面結合模擬搶單的場景來使用她;本篇不涉及到的redis環(huán)境搭建,快速搭建個人測試環(huán)境,這里建議使用docker;本篇內容節(jié)點如下:

一、 jedis的nx生成鎖

  • 如何刪除鎖
  • 模擬搶單動作(10w個人開搶)
  • jedis的nx生成鎖

對于java中想操作redis,好的方式是使用jedis,首先pom中引入依賴:

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

對于分布式鎖的生成通常需要注意如下幾個方面:

  • 創(chuàng)建鎖的策略 redis的普通key一般都允許覆蓋,A用戶set某個key后,B在set相同的key時同樣能成功,如果是鎖場景,那就無法知道到底是哪個用戶set成功的;這里jedis的setnx方式為我們解決了這個問題,簡單原理是:當A用戶先set成功了,那B用戶set的時候就返回失敗,滿足了某個時間點只允許一個用戶拿到鎖。
  • 鎖過期時間 某個搶購場景時候,如果沒有過期的概念,當A用戶生成了鎖,但是后面的流程被阻塞了一直無法釋放鎖,那其他用戶此時獲取鎖就會一直失敗,無法完成搶購的活動;當然正常情況一般都不會阻塞,A用戶流程會正常釋放鎖;過期時間只是為了更有保障。

下面來上段setnx操作的代碼:

public boolean setnx(String key, String val) {
   Jedis jedis = null;
    try {
        jedis = jedisPool.getResource();
        if (jedis == null) {
            return false;
        }
        return jedis.set(key, val, "NX", "PX", 1000 * 60).
                equalsIgnoreCase("ok");
    } catch (Exception ex) {
    } finally {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
    return false;
}

這里注意點在于jedis的set方法,其參數(shù)的說明如:

  • NX:是否存在key,存在就不set成功
  • PX:key過期時間單位設置為毫秒(EX:單位秒)

setnx如果失敗直接封裝返回false即可,下面我們通過一個get方式的api來調用下這個setnx方法:

@GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
     return jedisCom.setnx(key, val);
}

訪問如下測試url,正常來說第一次返回了true,第二次返回了false,由于第二次請求的時候redis的key已存在,所以無法set成功


由上圖能夠看到只有一次set成功,并key具有一個有效時間,此時已到達了分布式鎖的條件。

二、 如何刪除鎖

上面是創(chuàng)建鎖,同樣的具有有效時間,但是我們不能完全依賴這個有效時間,場景如:有效時間設置1分鐘,本身用戶A獲取鎖后,沒遇到什么特殊情況正常生成了搶購訂單后,此時其他用戶應該能正常下單了才對,但是由于有個1分鐘后鎖才能自動釋放,那其他用戶在這1分鐘無法正常下單(因為鎖還是A用戶的),因此我們需要A用戶操作完后,主動去解鎖:

public int delnx(String key, String val) {
    Jedis jedis = null;
    try {
        jedis = jedisPool.getResource();
        if (jedis == null) {
            return 0;
        }

        //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
        StringBuilder sbScript = new StringBuilder();
        sbScript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
                append(" then ").
                append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
                append(" else ").
                append("    return 0").
                append(" end");

        return Integer.valueOf(jedis.eval(sbScript.toString()).toString());
    } catch (Exception ex) {
    } finally {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
    return 0;
}

這里也使用了jedis方式,直接執(zhí)行l(wèi)ua腳本:根據(jù)val判斷其是否存在,如果存在就del;

其實個人認為通過jedis的get方式獲取val后,然后再比較value是否是當前持有鎖的用戶,如果是那最后再刪除,效果其實相當;只不過直接通過eval執(zhí)行腳本,這樣避免多一次操作了redis而已,縮短了原子操作的間隔。(如有不同見解請留言探討);同樣這里創(chuàng)建個get方式的api來測試:

@GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
   return jedisCom.delnx(key, val);
}

注意的是delnx時,需要傳遞創(chuàng)建鎖時的value,因為通過et的value與delnx的value來判斷是否是持有鎖的操作請求,只有value一樣才允許del;

三、 模擬搶單動作(10w個人開搶)

有了上面對分布式鎖的粗略基礎,我們模擬下10w人搶單的場景,其實就是一個并發(fā)操作請求而已,由于環(huán)境有限,只能如此測試;如下初始化10w個用戶,并初始化庫存,商品等信息,如下代碼:

    //總庫存
    private long nKuCuen = 0;
    //商品key名字
    private String shangpingKey = "computer_key";
    //獲取鎖的超時時間 秒
    private int timeout = 30 * 1000;

    @GetMapping("/qiangdan")
    public List<String> qiangdan() {

        //搶到商品的用戶
        List<String> shopUsers = new ArrayList<>();

        //構造很多用戶
        List<String> users = new ArrayList<>();
        IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
            users.add("神牛-" + b);
        });

        //初始化庫存
        nKuCuen = 10;

        //模擬開搶
        users.parallelStream().forEach(b -> {
            String shopUser = qiang(b);
            if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
                shopUsers.add(shopUser);
            }
        });

        return shopUsers;
    }

有了上面10w個不同用戶,我們設定商品只有10個庫存,然后通過并行流的方式來模擬搶購,如下?lián)屬彽膶崿F(xiàn):

/**
     * 模擬搶單動作
     *
     * @param b
     * @return
     */
    private String qiang(String b) {
        //用戶開搶時間
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        //未搶到的情況下,30秒內繼續(xù)獲取鎖
        while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
            //商品是否剩余
            if (nKuCuen <= 0) {
                break;
            }
            if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
                //用戶b拿到鎖
                logger.info("用戶{}拿到鎖...", b);
                try {
                    //商品是否剩余
                    if (nKuCuen <= 0) {
                        break;
                    }

                    //模擬生成訂單耗時操作,方便查看:神牛-50 多次獲取鎖記錄
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //搶購成功,商品遞減,記錄用戶
                    nKuCuen -= 1;

                    //搶單成功跳出
                    logger.info("用戶{}搶單成功跳出...所剩庫存:{}", b, nKuCuen);

                    return b + "搶單成功,所剩庫存:" + nKuCuen;
                } finally {
                    logger.info("用戶{}釋放鎖...", b);
                    //釋放鎖
                    jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
                }
            } else {
                //用戶b沒拿到鎖,在超時范圍內繼續(xù)請求鎖,不需要處理
//                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
//                    logger.info("用戶{}等待獲取鎖...", b);
//                }
            }
        }
        return "";
    }

這里實現(xiàn)的邏輯是:

  • parallelStream():并行流模擬多用戶搶購
  • (startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis():判斷未搶成功的用戶,timeout秒內繼續(xù)獲取鎖
  • 獲取鎖前和后都判斷庫存是否還足夠
  • jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用戶獲取搶購鎖
  • 獲取鎖后并下單成功,最后釋放鎖:jedisCom.delnx(shangpingKey, b)

再來看下記錄的日志結果:


最終返回搶購成功的用戶:


來源: cnblogs.com/wangrudong003/p/10627539.html

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