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；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);
4     }

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 
 9             //if redis.call('get','orderkey')=='1111' then return redis.call('del','orderkey') else return 0 end
10             stringbuilder sbscript = new stringbuilder();
11             sbscript.append("if redis.call('get','").append(key).append("')").append("=='").append(val).append("'").
12                     append(" then ").
13                     append("    return redis.call('del','").append(key).append("')").
14                     append(" else ").
15                     append("    return 0").
16                     append(" end");
17 
18             return integer.valueof(jedis.eval(sbscript.tostring()).tostring());
19         } catch (exception ex) {
20         } finally {
21             if (jedis != null) {
22                 jedis.close();
23             }
24         }
25         return 0;
26     }

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);
4     }

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 
 8     @getmapping("/qiangdan")
 9     public list<string> qiangdan() {
10 
11         //抢到商品的用户
12         list<string> shopusers = new arraylist<>();
13 
14         //构造很多用户
15         list<string> users = new arraylist<>();
16         intstream.range(0, 100000).parallel().foreach(b -> {
17             users.add("神牛-" + b);
18         });
19 
20         //初始化库存
21         nkucuen = 10;
22 
23         //模拟开抢
24         users.parallelstream().foreach(b -> {
25             string shopuser = qiang(b);
26             if (!stringutils.isempty(shopuser)) {
27                 shopusers.add(shopuser);
28             }
29         });
30 
31         return shopusers;
32     }

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 
11         //未抢到的情况下，30秒内继续获取锁
12         while ((starttime + timeout) >= system.currenttimemillis()) {
13             //商品是否剩余
14             if (nkucuen <= 0) {
15                 break;
16             }
17             if (jediscom.setnx(shangpingkey, b)) {
18                 //用户b拿到锁
19                 logger.info("用户{}拿到锁...", b);
20                 try {
21                     //商品是否剩余
22                     if (nkucuen <= 0) {
23                         break;
24                     }
25 
26                     //模拟生成订单耗时操作，方便查看：神牛-50 多次获取锁记录
27                     try {
28                         timeunit.seconds.sleep(1);
29                     } catch (interruptedexception e) {
30                         e.printstacktrace();
31                     }
32 
33                     //抢购成功，商品递减，记录用户
34                     nkucuen -= 1;
35 
36                     //抢单成功跳出
37                     logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存：{}", b, nkucuen);
38 
39                     return b + "抢单成功，所剩库存：" + nkucuen;
40                 } finally {
41                     logger.info("用户{}释放锁...", b);
42                     //释放锁
43                     jediscom.delnx(shangpingkey, b);
44                 }
45             } else {
46                 //用户b没拿到锁，在超时范围内继续请求锁，不需要处理
47 //                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
48 //                    logger.info("用户{}等待获取锁...", b);
49 //                }
50             }
51         }
52         return "";
53     }

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：