(四)库存超卖案例实战——优化redis分布式锁

前言

在上一节内容中，我们已经实现了使用redis分布式锁解决商品“超卖”的问题，本节内容是对redis分布式锁的优化。在上一节的redis分布式锁中，我们的锁有俩个可以优化的问题。第一，锁需要实现可重入，同一个线程不用重复去获取锁；第二，锁没有续期功能，导致业务没有执行完成就已经释放了锁，存在一定的并发访问问题。本案例中通过使用redis的hash数据结构实现可重入锁，使用Timer实现锁的续期功能，完成redis分布式锁的优化。最后，我们通过集成第三方redisson工具包，完成分布式锁以上俩点的优化内容。Redisson提供了简单易用的API，使得开发人员可以轻松地在分布式环境中使用Redis。

正文

• 加锁的lua脚本：使用exists和hexists指令判断是否存在锁，如果不存在或者存在锁并且该锁下面的field有值，就使用hincrby指令使锁的值加1，实现可重入，否则直接返回0，加锁失败。

if redis.call('exists', KEYS[1]) == 0 or redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 " +
"then " +
"   redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], 1) " +
"   redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +
"   return 1 " +
"else " +
"   return 0 " +
"end"

• 解锁的lua脚本: 使用hexists指令判断是否存在锁，如果为0，代表没有对应field字段的锁，直接返回nil；如果使用hincrby指令使锁field字段锁的值减少1之后值为0，代表锁已经不在占用，可以删除该锁；否则直接返回0，代表是可重入锁，锁还没有释放。

if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 0 " +
"then " +
"   return nil " +
"elseif redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], -1) == 0 " +
"then " +
"   return redis.call('del', KEYS[1]) " +
"else " +
"   return 0 " +
"end"

•  实现续期的lua脚本：使用hexists指令判断锁的field值是否存在，如果值为1存在，则将该锁的过期时间更新，否则直接返回0，代表没有找到该锁，续期失败。

if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 " +
"then " +
"   return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +
"else " +
"   return 0 " +
"end";

• 创建一个自定义的锁工具类MyRedisDistributeLock，实现加锁、解锁、续期功能

- MyRedisDistributeLock实现

package com.ht.atp.plat.util;import org.jetbrains.annotations.NotNull;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;import java.util.Arrays;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;public class MyRedisDistributeLock implements Lock {public MyRedisDistributeLock(StringRedisTemplate redisTemplate, String lockName, long expire) {this.redisTemplate = redisTemplate;this.lockName = lockName;this.expire = expire;this.uuid = getId();}/*** redis工具类*/private StringRedisTemplate redisTemplate;/*** 锁名称*/private String lockName;/*** 过期时间*/private Long expire;/*** 锁的值*/private String uuid;@Overridepublic void lock() {this.tryLock();}@Overridepublic void lockInterruptibly() {}@Overridepublic boolean tryLock() {try {return this.tryLock(-1L, TimeUnit.SECONDS);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return false;}@Overridepublic boolean tryLock(long time, @NotNull TimeUnit unit) throws InterruptedException {if (time != -1) {this.expire = unit.toSeconds(time);}String script = "if redis.call('exists', KEYS[1]) == 0 or redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 " +"then " +"   redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], 1) " +"   redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +"   return 1 " +"else " +"   return 0 " +"end";while (!this.redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Boolean.class), Arrays.asList(lockName), uuid, String.valueOf(expire))) {Thread.sleep(50);}
//        //加锁成功后，自动续期this.renewExpire();return true;}@Overridepublic void unlock() {String script = "if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 0 " +"then " +"   return nil " +"elseif redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], -1) == 0 " +"then " +"   return redis.call('del', KEYS[1]) " +"else " +"   return 0 " +"end";Long flag = this.redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Long.class), Arrays.asList(lockName), uuid);if (flag == null) {throw new IllegalMonitorStateException("this lock doesn't belong to you!");}}@NotNull@Overridepublic Condition newCondition() {return null;}/*** 给线程拼接唯一标识** @return*/private String getId() {return UUID.randomUUID() + "-" + Thread.currentThread().getId();}private void renewExpire() {String script = "if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 " +"then " +"   return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +"else " +"   return 0 " +"end";new Timer().schedule(new TimerTask() {@Overridepublic void run() {System.out.println("-------------------");Boolean flag = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Boolean.class), Arrays.asList(lockName), uuid, String.valueOf(expire));if (flag) {renewExpire();}}}, this.expire * 1000 / 3);}
}

- 实现加锁功能

- 实现解锁功能

 - 使用Timer实现锁的续期功能

• 使用MyRedisDistributeLock实现库存的加锁业务 

- 使用自定义MyRedisDistributeLock工具类实现加锁业务

public void checkAndReduceStock() {//1.获取锁MyRedisDistributeLock myRedisDistributeLock = new MyRedisDistributeLock(stringRedisTemplate, "stock", 10);myRedisDistributeLock.lock();try {// 2. 查询库存数量String stockQuantity = stringRedisTemplate.opsForValue().get("P0001");// 3. 判断库存是否充足if (stockQuantity != null && stockQuantity.length() != 0) {Integer quantity = Integer.valueOf(stockQuantity);if (quantity > 0) {// 4.扣减库存stringRedisTemplate.opsForValue().set("P0001", String.valueOf(--quantity));}} else {System.out.println("该库存不存在！");}} finally {myRedisDistributeLock.unlock();}}

- 启动服务7000、7001、7002，压测优化后的自定义分布式锁：平均访问时间362ms,吞吐量每秒246，库存扣减为0，表明优化后的分布式锁是可用的。

• 集成redisson工具包，使用第三方工具包实现分布式锁，完成并发访问“超卖”问题案例演示

<dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId><version>3.11.6</version>
</dependency>

• 创建一个redisson配置类，引入redisson客户端工具

package com.ht.atp.plat.config;import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;@Configuration
public class MyRedissonConfig {@BeanRedissonClient redissonClient() {Config config = new Config();config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.110.88:6379");//配置看门狗的默认超时时间为30s,供续期使用config.setLockWatchdogTimeout(30000);return Redisson.create(config);}
}

• 使用Redisson锁实现“超卖”业务方法 

//可重入锁@Overridepublic void checkAndReduceStock() {// 1.加锁，获取锁失败重试RLock lock = this.redissonClient.getLock("lock");lock.lock();try {// 2. 查询库存数量String stockQuantity = stringRedisTemplate.opsForValue().get("P0001");// 3. 判断库存是否充足if (stockQuantity != null && stockQuantity.length() != 0) {Integer quantity = Integer.valueOf(stockQuantity);if (quantity > 0) {// 4.扣减库存stringRedisTemplate.opsForValue().set("P0001", String.valueOf(--quantity));}} else {System.out.println("该库存不存在！");}} finally {// 4.释放锁lock.unlock();}}

• 开启7000、7001、7002服务，压测扣减库存接口 

- 压测结果：平均访问时间222ms，吞吐量为384每秒

- 库存扣减结果为0

结语

综上所述，无论是自定义分布式锁还是使用redisson工具类，都能实现分布式锁解决并发访问的“超卖问题”，redisson工具使用集成更加方便简洁，推荐使用redisson工具包。本节内容到这里就结束了，我们下期见。。。。。。