SpringBoot + Redis 分布式锁：模拟抢单
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2021-05-16 00:51
作者：神牛003
cnblogs.com/wangrudong003/p/10627539.html
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：
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
</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：
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;
}
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：
@GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
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：
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;
}
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；Redis面试连环问，快看看你能走到哪一步！
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：
@GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
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：
//总库存
private long nKuCuen = 0;
//商品key名字
private String shangpingKey = "computer_key";
//获取锁的超时时间 秒
private int timeout = 30 * 1000;
@GetMapping("/qiangdan")
public List<String> qiangdan() {
//抢到商品的用户
List<String> shopUsers = new ArrayList<>();
//构造很多用户
List<String> users = new ArrayList<>();
IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
users.add("神牛-" + b);
});
//初始化库存
nKuCuen = 10;
//模拟开抢
users.parallelStream().forEach(b -> {
String shopUser = qiang(b);
if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
shopUsers.add(shopUser);
}
});
return shopUsers;
}
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：
/**
* 模拟抢单动作
*
* @param b
* @return
*/
private String qiang(String b) {
//用户开抢时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
//未抢到的情况下，30秒内继续获取锁
while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
//商品是否剩余
if (nKuCuen <= 0) {
break;
}
if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
//用户b拿到锁
logger.info("用户{}拿到锁...", b);
try {
//商品是否剩余
if (nKuCuen <= 0) {
break;
}
//模拟生成订单耗时操作，方便查看：神牛-50 多次获取锁记录
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//抢购成功，商品递减，记录用户
nKuCuen -= 1;
//抢单成功跳出
logger.info("用户{}抢单成功跳出...所剩库存：{}", b, nKuCuen);
return b + "抢单成功，所剩库存：" + nKuCuen;
} finally {
logger.info("用户{}释放锁...", b);
//释放锁
jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
}
} else {
//用户b没拿到锁，在超时范围内继续请求锁，不需要处理
// if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
// logger.info("用户{}等待获取锁...", b);
// }
}
}
return "";
}
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：
