RedisTemplate分布式锁

一、使用Jedis实现RedisTemplate

RedisTemplate是Spring Data Redis提供的一个在Java环境下访问Redis数据库的接口。在使用RedisTemplate分布式锁时，首先要实例化RedisTemplate，并将JedisConnectionFactory作为它的构造参数。

public class RedisLock {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisLock.class);
    private RedisTemplate redisTemplate;
    private String lockKey;
    private String threadId;
    private long keepMills;
    private boolean locked = false;

    public RedisLock(RedisTemplate redisTemplate, String lockKey, long keepMills) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.lockKey = lockKey;
        this.keepMills = keepMills;
        this.threadId = String.valueOf(Thread.currentThread().getId());
    }

    //... more code ...
}

这里要注意配置文件：在实例化JedisConnectionFactory时，需要配置Redis的IP地址、端口和密码等信息。以下是示例代码：

@Configuration
public class RedisConfig {
    @Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private int port;
    @Value("${spring.redis.database}")
    private int database;
    @Value("${spring.redis.password}")
    private String password;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-active}")
    private int maxActive;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-idle}")
    private int maxIdle;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-wait}")
    private long maxWait;
    @Value("${spring.redis.timeout}")
    private long timeout;

    @Bean
    JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory() {
        RedisStandaloneConfiguration redisStandaloneConfiguration = new RedisStandaloneConfiguration();
        redisStandaloneConfiguration.setHostName(host);
        redisStandaloneConfiguration.setPort(port);
        redisStandaloneConfiguration.setDatabase(database);
        redisStandaloneConfiguration.setPassword(RedisPassword.of(password));
        JedisClientConfiguration.JedisPoolingClientConfigurationBuilder poolingBuilder = (JedisClientConfiguration.JedisPoolingClientConfigurationBuilder) JedisClientConfiguration.builder();
        JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
        jedisPoolConfig.setMaxTotal(maxActive);
        jedisPoolConfig.setMaxIdle(maxIdle);
        jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(maxWait);
        poolingBuilder.poolConfig(jedisPoolConfig);
        JedisClientConfiguration jedisClientConfiguration = poolingBuilder.build();
        JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory = new JedisConnectionFactory(redisStandaloneConfiguration, jedisClientConfiguration);
        return jedisConnectionFactory;
    }

    @Bean(name = "redisTemplate")
    public RedisTemplate
    redisTemplate() {
        RedisTemplate
     redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(jedisConnectionFactory());
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }
}
    
   

二、实现简单的Redis分布式锁

首先，RedisTemplate分布式锁需要使用SETNX命令，如果返回值为1，表示加锁成功，如果为0，说明锁已经被其他线程持有。

下面是加锁操作的代码：

public boolean lock() {
    long now = System.currentTimeMillis();
    long expired = now + keepMills + 1;
    String expiredStr = String.valueOf(expired);

    if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, expiredStr)) {
        locked = true;
        return true;
    }

    String currentValueStr = (String) redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);

    if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < now) {
        // lock is expired
        String oldValueStr = (String) redisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, expiredStr);
        if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
                locked = true;
                return true;
        }
    }
    return false;
}

代码中的keepMills表示锁的过期时间，单位是毫秒。代码逻辑是：首先尝试加锁；若获取锁成功，则设置locked为true，返回true；若不能获取锁，则检查锁是否过期，如果过期，使用getset方法获取旧值并将新值设置到锁的key中。如果新旧值相同，则成功获取锁，否则继续竞争锁。

接下来是解锁操作的代码：

public void unlock() {
    if (locked) {
        redisTemplate.delete(lockKey);
        locked = false;
    }
}

解锁操作比较简单，只需要将key删除即可。

三、优化Redis分布式锁

上面的Redis分布式锁实现虽然可以满足基本的使用，但仍存在一些问题，如高并发时锁可能会失效、锁的时间过长等。下面分别介绍优化方案。

1.使用Lua脚本提高并发性

为了避免高并发时锁的失效，可以使用Lua脚本来确保Redis分布式锁的原子性。

Lua脚本要比Java代码快，并且可以确保Redis分布式锁的原子性。以下是使用Lua脚本实现分布式锁的代码：

private static final String LOCK_SCRIPT =
        "if redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 " +
        "then " +
        "   redis.call('PEXPIRE', KEYS[1], ARGV[2]); " + 
        "   return true; " + 
        "else " +
        "   return false; " + 
        "end; ";

private static final String UNLOCK_SCRIPT =
        "if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] " +
        "then " +
        "   return redis.call('DEL', KEYS[1]); " +
        "else " +
        "   return 0; " +
        "end; ";

public boolean lock() {
    long now = System.currentTimeMillis();
    long expired = now + keepMills + 1;
    String expiredStr = String.valueOf(expired);

    RedisScript
    redisScript = new DefaultRedisScript<>(LOCK_SCRIPT, Boolean.class);
    boolean success = redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(lockKey), expiredStr, String.valueOf(keepMills));

    locked = success;
    return success;
}

public void unlock() {
    RedisScript
     redisScript = new DefaultRedisScript<>(UNLOCK_SCRIPT, Long.class);
    redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(lockKey), String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
    locked = false;
}
    
   

代码中，LOCK_SCRIPT和UNLOCK_SCRIPT是Lua脚本，分别用于加锁和解锁操作。使用RedisTemplate执行脚本时，将脚本和参数传递给execute方法即可。

2.使用Redisson优化锁的时间

如果在分布式系统中锁的时间过长，可能会导致死锁的问题。为了避免这种情况，可以使用Redisson提供的可重入锁。

Redisson是一个Java Redis客户端，实现了分布式和可扩展的Java数据结构。Redisson的可重入锁将使用累计次数来递增释放锁的次数。这意味着任何线程都可以释放锁，而不仅仅是那个持有锁的线程。

public boolean lock() {
    RLock redissonLock = redissonClient.getLock(lockKey);
    try {
        boolean success = redissonLock.tryLock(0, keepMills, TimeUnit.MILLISECONDS);
        locked = success;
        return success;
    } catch (InterruptedException e) {
        return false;
    }
}

public void unlock() {
    if (locked) {
        RLock redissonLock = redissonClient.getLock(lockKey);
        redissonLock.unlock();
    }
}

代码中的RLock表示Redisson的可重入锁。在加锁时，调用tryLock方法，如果获取锁成功，则设置locked为true，返回true。在解锁时，直接调用unlock方法即可。

四、总结

本文详细介绍了RedisTemplate分布式锁的实现原理和优化方式。使用RedisTemplate分布式锁可以帮助我们解决在分布式环境下数据一致性的问题，是分布式系统中比较常见和可靠的锁实现方式。