SpringBoot + Redis 分布式鎖:模擬小米手機(jī)秒殺搶購(gòu)

本篇內(nèi)容主要講解的是redis分布式鎖,這個(gè)在各大廠面試幾乎都是必備的,下面結(jié)合模擬小米手機(jī)秒殺搶購(gòu)的場(chǎng)景來(lái)使用她箍铲;本篇不涉及到的redis環(huán)境搭建,快速搭建個(gè)人測(cè)試環(huán)境鬓椭,這里建議使用docker颠猴;本篇內(nèi)容節(jié)點(diǎn)如下:

jedis的nx生成鎖

  • 如何刪除鎖

  • 模擬搶單動(dòng)作(10w個(gè)人開(kāi)搶)

  • jedis的nx生成鎖

對(duì)于java中想操作redis关划,好的方式是使用jedis,首先pom中引入依賴:

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

對(duì)于分布式鎖的生成通常需要注意如下幾個(gè)方面:

  • 創(chuàng)建鎖的策略:redis的普通key一般都允許覆蓋翘瓮,A用戶set某個(gè)key后贮折,B在set相同的key時(shí)同樣能成功,如果是鎖場(chǎng)景资盅,那就無(wú)法知道到底是哪個(gè)用戶set成功的调榄;這里jedis的setnx方式為我們解決了這個(gè)問(wèn)題,簡(jiǎn)單原理是:當(dāng)A用戶先set成功了呵扛,那B用戶set的時(shí)候就返回失敗每庆,滿足了某個(gè)時(shí)間點(diǎn)只允許一個(gè)用戶拿到鎖。

  • 鎖過(guò)期時(shí)間:某個(gè)搶購(gòu)場(chǎng)景時(shí)候今穿,如果沒(méi)有過(guò)期的概念缤灵,當(dāng)A用戶生成了鎖,但是后面的流程被阻塞了一直無(wú)法釋放鎖蓝晒,那其他用戶此時(shí)獲取鎖就會(huì)一直失敗凤价,無(wú)法完成搶購(gòu)的活動(dòng);當(dāng)然正常情況一般都不會(huì)阻塞拔创,A用戶流程會(huì)正常釋放鎖利诺;過(guò)期時(shí)間只是為了更有保障。

下面來(lái)上段setnx操作的代碼:

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;
    }

這里注意點(diǎn)在于jedis的set方法剩燥,其參數(shù)的說(shuō)明如:

  • NX:是否存在key慢逾,存在就不set成功

  • PX:key過(guò)期時(shí)間單位設(shè)置為毫秒(EX:?jiǎn)挝幻耄?/p>

setnx如果失敗直接封裝返回false即可,下面我們通過(guò)一個(gè)get方式的api來(lái)調(diào)用下這個(gè)setnx方法:

@GetMapping("/setnx/{key}/{val}")
public boolean setnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
     return jedisCom.setnx(key, val);
}

訪問(wèn)如下測(cè)試url灭红,正常來(lái)說(shuō)第一次返回了true侣滩,第二次返回了false,由于第二次請(qǐng)求的時(shí)候redis的key已存在变擒,所以無(wú)法set成功

image

由上圖能夠看到只有一次set成功君珠,并key具有一個(gè)有效時(shí)間,此時(shí)已到達(dá)了分布式鎖的條件娇斑。

如何刪除鎖

上面是創(chuàng)建鎖策添,同樣的具有有效時(shí)間,但是我們不能完全依賴這個(gè)有效時(shí)間毫缆,場(chǎng)景如:有效時(shí)間設(shè)置1分鐘唯竹,本身用戶A獲取鎖后,沒(méi)遇到什么特殊情況正常生成了搶購(gòu)訂單后苦丁,此時(shí)其他用戶應(yīng)該能正常下單了才對(duì)浸颓,但是由于有個(gè)1分鐘后鎖才能自動(dòng)釋放,那其他用戶在這1分鐘無(wú)法正常下單(因?yàn)殒i還是A用戶的),因此我們需要A用戶操作完后产上,主動(dòng)去解鎖:

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;
    }

這里也使用了jedis方式棵磷,直接執(zhí)行l(wèi)ua腳本:根據(jù)val判斷其是否存在,如果存在就del晋涣;Redis面試連環(huán)問(wèn)仪媒,快看看你能走到哪一步!

其實(shí)個(gè)人認(rèn)為通過(guò)jedis的get方式獲取val后姻僧,然后再比較value是否是當(dāng)前持有鎖的用戶规丽,如果是那最后再刪除,效果其實(shí)相當(dāng)撇贺;只不過(guò)直接通過(guò)eval執(zhí)行腳本赌莺,這樣避免多一次操作了redis而已,縮短了原子操作的間隔松嘶。(如有不同見(jiàn)解請(qǐng)留言探討)艘狭;同樣這里創(chuàng)建個(gè)get方式的api來(lái)測(cè)試:

@GetMapping("/delnx/{key}/{val}")
public int delnx(@PathVariable String key, @PathVariable String val) {
   return jedisCom.delnx(key, val);
}

注意的是delnx時(shí),需要傳遞創(chuàng)建鎖時(shí)的value翠订,因?yàn)橥ㄟ^(guò)et的value與delnx的value來(lái)判斷是否是持有鎖的操作請(qǐng)求巢音,只有value一樣才允許del;

模擬搶單動(dòng)作(10w個(gè)人開(kāi)搶)

有了上面對(duì)分布式鎖的粗略基礎(chǔ)尽超,我們模擬下10w人搶單的場(chǎng)景官撼,其實(shí)就是一個(gè)并發(fā)操作請(qǐng)求而已,由于環(huán)境有限似谁,只能如此測(cè)試傲绣;如下初始化10w個(gè)用戶,并初始化庫(kù)存巩踏,商品等信息秃诵,如下代碼:

//總庫(kù)存
    private long nKuCuen = 0;
    //商品key名字
    private String shangpingKey = "computer_key";
    //獲取鎖的超時(shí)時(shí)間 秒
    private int timeout = 30 * 1000;

    @GetMapping("/qiangdan")
    public List<String> qiangdan() {

        //搶到商品的用戶
        List<String> shopUsers = new ArrayList<>();

        //構(gòu)造很多用戶
        List<String> users = new ArrayList<>();
        IntStream.range(0, 100000).parallel().forEach(b -> {
            users.add("神牛-" + b);
        });

        //初始化庫(kù)存
        nKuCuen = 10;

        //模擬開(kāi)搶
        users.parallelStream().forEach(b -> {
            String shopUser = qiang(b);
            if (!StringUtils.isEmpty(shopUser)) {
                shopUsers.add(shopUser);
            }
        });

        return shopUsers;
    }

有了上面10w個(gè)不同用戶,我們?cè)O(shè)定商品只有10個(gè)庫(kù)存塞琼,然后通過(guò)并行流的方式來(lái)模擬搶購(gòu)菠净,如下?lián)屬?gòu)的實(shí)現(xiàn):

/**
     * 模擬搶單動(dòng)作
     *
     * @param b
     * @return
     */
    private String qiang(String b) {
        //用戶開(kāi)搶時(shí)間
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        //未搶到的情況下,30秒內(nèi)繼續(xù)獲取鎖
        while ((startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis()) {
            //商品是否剩余
            if (nKuCuen <= 0) {
                break;
            }
            if (jedisCom.setnx(shangpingKey, b)) {
                //用戶b拿到鎖
                logger.info("用戶{}拿到鎖...", b);
                try {
                    //商品是否剩余
                    if (nKuCuen <= 0) {
                        break;
                    }

                    //模擬生成訂單耗時(shí)操作彪杉,方便查看:神牛-50 多次獲取鎖記錄
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //搶購(gòu)成功毅往,商品遞減,記錄用戶
                    nKuCuen -= 1;

                    //搶單成功跳出
                    logger.info("用戶{}搶單成功跳出...所剩庫(kù)存:{}", b, nKuCuen);

                    return b + "搶單成功在讶,所剩庫(kù)存:" + nKuCuen;
                } finally {
                    logger.info("用戶{}釋放鎖...", b);
                    //釋放鎖
                    jedisCom.delnx(shangpingKey, b);
                }
            } else {
                //用戶b沒(méi)拿到鎖煞抬,在超時(shí)范圍內(nèi)繼續(xù)請(qǐng)求鎖,不需要處理
//                if (b.equals("神牛-50") || b.equals("神牛-69")) {
//                    logger.info("用戶{}等待獲取鎖...", b);
//                }
            }
        }
        return "";
    }

這里實(shí)現(xiàn)的邏輯是:

  • parallelStream():并行流模擬多用戶搶購(gòu)

  • (startTime + timeout) >= System.currentTimeMillis():判斷未搶成功的用戶构哺,timeout秒內(nèi)繼續(xù)獲取鎖

  • 獲取鎖前和后都判斷庫(kù)存是否還足夠

  • jedisCom.setnx(shangpingKey, b):用戶獲取搶購(gòu)鎖

  • 獲取鎖后并下單成功,最后釋放鎖:jedisCom.delnx(shangpingKey, b)

再來(lái)看下記錄的日志結(jié)果:

image

最終返回?fù)屬?gòu)成功的用戶:

image
最后編輯于
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