详解SpringBoot分布式锁

一、为什么需要分布式锁？

在分布式系统中，多个节点需要对同一资源进行并发访问和操作。如果没有分布式锁，很容易出现资源竞争问题，引发数据错误或系统崩溃的风险。

例如，假设有两个客户端对订单进行支付，如果没有分布式锁，那么可能会出现一次性支付多次的问题。

分布式锁能够有效地解决这些问题，保证各节点之间数据访问的正确性。

二、SpringBoot分布式锁的实现方式

1. 基于Redis实现分布式锁

Redis相当于开发人员搭建分布式锁的一种途径，在Redis中提供了setnx方法，如果key不存在则设置成功。因此，我们可以在加锁时采用setnx方法，如果设置成功则获取到锁，否则等待。同时，为了消除其他线程在出现竞争时获取锁的等待时间，需使用Redis的Expire命令。

 public boolean lock(String key) {
        long expires = 5 * 60 * 1000;
        long currentValue = System.currentTimeMillis() + expires + 1;
        String currentValueStr = String.valueOf(currentValue);
        if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, currentValueStr)){
            return true;
        }

        //key 存在，获取值
        String oldValueStr = (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (oldValueStr !=null && Long.parseLong(oldValueStr) < System.currentTimeMillis()){
            // 获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间
            String  getValue = (String) redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, currentValueStr);
            if (getValue !=null && getValue.equals(oldValueStr)){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

2. 基于Zookeeper实现的分布式锁

Zookeeper提供丰富的锁机制，Zookeeper锁节点的特性自动具有排他性质，基于此可以轻松地搭建分布式锁，实现分布式锁的本质就是创建一个znode节点。同样的，当多个线程尝试创建znode时，只会有最先创建的线程创建成功，其他线程创建失败，并进入等待状态。一旦拥有锁的客户端释放了锁，Zookeeper集群中的所有客户端都会被通知，然后再次尝试锁。

public boolean lock(String lockName) {
    if (zookeeper == null) {
        return false;
    }
    String path = "/lock/" + lockName;
    try {
        Stat stat = zookeeper.exists(path, false);
        if (stat == null) {
            // 如果节点不存在，则创建
            zookeeper.create(path, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
        }
        return true;
    } catch (KeeperException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return false;
}

三、SpringBoot分布式锁的应用

1. 避免缓存穿透

缓存穿透指查询一个一定不存在的数据，导致这个查询落在数据库上，造成数据库压力过大。可以通过分布式锁来避免缓存穿透的问题。当锁被占用时，其他线程只需要等待锁释放即可，不会重复查询数据库。

2. 避免重复提交

在高并发环境下，重复提交请求会使得服务端创建多个相同的订单，导致数据错误。可以在用户提交订单时，采用分布式锁来避免重复提交。

3. 控制资源访问数量

有时候，我们需要限制并发数，比如短信发送接口，单个用户每次只能发送一个短信。这时可以通过分布式锁来限制并发数，保证接口的正常可用。

四、总结

SpringBoot分布式锁是解决分布式系统资源安全共享和并发操作的一种重要手段。本文从实现方式和应用场景两个方面阐述了SpringBoot分布式锁的实现方法以及常见应用场景。但该方案并非万能之策，我们在实际使用中也需要根据具体情况进行分析，避免误用。