适合 Spring Boot 3.0x的Redis 分布式锁

news2024/11/14 15:09:56

Spring Boot 中的 Redis 分布式锁
在分布式系统中，多个进程同时访问共享资源时，很容易出现并发问题。为了避免这些问题，我们可以使用分布式锁来保证共享资源的独占性。Redis 是一款非常流行的分布式缓存，它也提供了分布式锁的功能。在 Spring Boot 中，我们可以很容易地使用 Redis 分布式锁来管理并发访问。

本文将介绍 Redis 分布式锁的概念和原理，并说明如何在 Spring Boot 中使用它们。

Redis 分布式锁的概念和原理
Redis 分布式锁是一种基于 Redis 的分布式锁解决方案。它的原理是利用 Redis 的原子性操作实现锁的获取和释放，从而保证共享资源的独占性。
在这里插入图片描述

spring boot 项目引入

<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>lock4j-redis-template-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.2.7</version>
</dependency>

在需要加分布式锁的方法上，添加注解@Lock4j

@Lock4j 注解的功能
获取锁超时（acquireTimeout）：指定在获取锁时的等待时间，默认情况下是 3 秒。如果在这段时间内无法获取到锁，可能会抛出异常或进行相应的处理。

锁过期时间（expire）：指定锁的过期时间，默认是 30 秒。如果在这段时间内锁没有被手动释放，它会自动失效。这个机制通常用于防止死锁。

SpEL 表达式支持：@Lock4j 支持使用 SpEL 表达式来动态生成锁的键（key），例如通过方法参数生成唯一的锁标识。

@Service
public class DemoServiceImpl {

    /**
    默认获取锁超时3秒，30秒锁过期
    这个方法使用了 @Lock4j 注解，并且没有显式地配置任何参数。
	默认行为：获取锁时的超时时间为 3 秒，锁的过期时间为 30 秒。
	适用场景：在简单的场景下，simple() 方法会被锁住，直到锁被释放或超时。在锁的持有期间，其他线程无法进入该方法。
	**/
    @Lock4j
    public void simple() {
        //需要执行的方法
    }

    /**
    完全配置，支持spel，这个方法使用了 @Lock4j 注解，并且自定义了多个参数。
	配置详解：
	keys = {"#user.id", "#user.name"}：使用 SpEL 表达式动态生成锁的键。这里锁的键由 user 对象的 id 和 name 属性组成，确保了锁的唯一性。
	expire = 60000：指定锁的过期时间为 60 秒（即1分钟）。
	acquireTimeout = 1000：指定获取锁的超时时间为 1 秒。
	适用场景：当方法涉及到特定用户操作时，使用 customMethod() 来确保同一用户（根据 id 和 name 唯一确定）不会被多个线程同时操作。只有在获取到锁的情况下，才会执行方法逻辑，锁在1秒内未获取到，则会抛出异常或执行相应处理。
	**/
    @Lock4j(keys = {"#user.id", "#user.name"}, expire = 60000, acquireTimeout = 1000)
    public User customMethod(User user) {
        return user;
    }
}

设置配置文件的

lock4j:
  acquire-timeout: 3000 # 默认获取锁超时时间为3秒
  expire: 30000 # 默认锁的过期时间为30秒
  primary-executor: com.baomidou.lock.executor.RedisTemplateLockExecutor # 使用RedisTemplate作为默认的锁执行器
  lock-key-prefix: lock4j # 锁key的前缀，默认为lock4j

配置项详解
acquire-timeout: 3000

含义：指定全局默认的获取锁的超时时间，单位为毫秒。默认设置为3秒（3000毫秒）。如果在这个时间内未能获取到锁，将触发相应的处理逻辑（比如抛出异常）。
使用场景：适用于全局大多数锁的场景，可以减少在每个注解中重复配置的需要。
expire: 30000

含义：指定全局默认的锁过期时间，单位为毫秒。默认设置为30秒（30000毫秒）。在这个时间内，如果锁没有被释放，它将自动失效。
使用场景：适用于防止死锁的全局场景，确保锁在一定时间内自动释放，避免持有锁的线程因故障而导致锁无法释放。
primary-executor: com.baomidou.lock.executor.RedisTemplateLockExecutor

含义：指定默认使用的分布式锁执行器。这个配置定义了使用哪种方式来实现锁的逻辑，常见的选项包括 Redisson, RedisTemplate, 和 Zookeeper。
使用场景：这里指定使用 RedisTemplateLockExecutor 来实现分布式锁逻辑，适用于大多数基于Redis的分布式系统。
lock-key-prefix: lock4j

含义：为锁的键（key）指定一个全局前缀。这个前缀会被添加到所有的锁键之前，以确保锁键的唯一性。
使用场景：适用于多个应用共享一个Redis实例时，通过设置前缀来防止不同应用之间的锁键冲突。

用法

    @Lock4j(executor = RedissonLockExecutor.class)
    public Boolean test() {
        return "true";
    }

自定义锁key生成器，默认的锁key生成器为 com.baomidou.lock.DefaultLockKeyBuilder

@Component
public class DynamicLockKeyBuilder extends DefaultLockKeyBuilder {

    @Override
	public String buildKey(MethodInvocation invocation, String[] definitionKeys) {
		String key = super.buildKey(invocation, definitionKeys);
        //需要执行的方法
		return key;
	}
}

自定义锁获取失败策略,默认的锁获取失败策略为 com.baomidou.lock.DefaultLockFailureStrategy

@Component
public class MyLockFailureStrategy implements LockFailureStrategy {

    @Override
    public void onLockFailure(String key, long acquireTimeout, int acquireCount) {
    	//需要执行的方法或者业务代码
    }
}

手动上锁或手动解锁

@Service
@AllArgsConstructor
public class SysPaymentInfoServiceImpl extends ServiceImpl<SysPaymentInfoMapper, SysPaymentInfo> implements SysPaymentInfoService {

    private final LockTemplate lockTemplate;

    public void programmaticLock(String userId) {
        // 执行查询业务操作 不上锁
        // 业务区域
        // 获取锁
        final LockInfo lockInfo = lockTemplate.lock(userId, 30000L, 5000L, RedissonLockExecutor.class);
        if (null == lockInfo) {
            throw new RuntimeException("业务处理中,请稍后再试！");
        }
        // 获取锁成功，处理相关业务
        try {
            Console.log("执行简单方法 , 当前线程:" + Thread.currentThread().getName() + " , counter：" + (counter++));
        } finally {
            //释放锁
            lockTemplate.releaseLock(lockInfo);
        }
        //结束
    }

指定时间内不释放锁(限流)

	// 用户在5秒内只能访问1次
    @Lock4j(keys = {"#user.id"}, acquireTimeout = 0, expire = 5000, autoRelease = false)
    public Boolean test(User user) {
        return "true";
    }

@Lock4j(keys = {“#user.id”})
含义：使用 SpEL 表达式 #user.id 生成锁的键。锁的键与传入的 user.id 关联，确保锁的唯一性。这样可以保证每个用户（根据其 id）都会有一个唯一的锁。
acquireTimeout = 0
含义：获取锁的超时时间设置为 0，表示立即尝试获取锁，不等待。如果无法获取锁，则直接放弃操作。
使用场景：当你希望方法调用立即失败而不等待时，这个配置很有用。适用于需要快速响应的场景。
expire = 5000
含义：锁的过期时间设置为 5000 毫秒（5 秒）。锁在 5 秒后自动失效，释放锁资源。
使用场景：这个配置用于控制用户只能在 5 秒内访问一次该方法，5 秒后锁自动失效，用户可以再次访问。
autoRelease = false
含义：设置 autoRelease = false 表示锁不会在方法执行完毕后自动释放。通常，默认情况下，锁在方法执行完毕后会自动释放，但在这里显式关闭了这个功能。
使用场景：这种配置可能用于场景中需要手动控制锁的释放，而不是依赖方法执行结束后自动释放的情况。例如，你可能希望锁在一定时间后自然过期，而不是方法执行完毕就立即释放。