SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

Easter79
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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

SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

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;

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:

SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

最终返回抢购成功的用户:

SpringBoot+Redis分布式锁:模拟抢单

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