**Java有哪些悲观锁的实现_乐观锁、悲观锁、Redis分布式锁和Zookeeper分布式锁的实现以及流程原理...
Service中@Transactional
注解和synchronized
关键字的问题
问题示例
就先举(编)个例子:
@Transactional(rollbackFor = Exception
这段代码存在的问题:原本可能他是想要在执行exampleDemo()
方法的时候,保证这个线程是安全的。
为什么我会说这段代码存在问题?
因为@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
是事务操作,事务的范围比synchronized
范围大,当锁释放完之后,才会去提交事务,所以,在释放锁和提交事务之间的过程,可能有其它线程进来,简单来讲,加的这个synchronized
就是白加了。
如何解决?
方法1-新加一个方法,去调用加了@Transactional
注解的方法
这个不用多说...
方法2-不使用synchronized
,改为分布式锁
1.数据库锁实现
1.1数据库乐观锁实现
1.1.1基于字段version
记录机制实现
乐观锁通常实现是基于数据库版本(version)的记录机制实现的。
比如:我简单假设一下,方便理解,有一个b_product
产品表,这个产品表有个字段为count
记录这个产品还有多少库存,当一个用户下单之后,此产品需要减一,如果做的不好的count_num
出现负数就GG。所以在并发情况下,我肯定起码要保证count_num
不能为负数,且一定要保证这段流程没有任何问题。
乐观锁的实现方式为在此b_product
表中加上一个version
字段,查询的时候将version也查出来,
当更新的时候,version
加1。所以在更新之前,需要将version
查出来,更新的时候,如果version
是相同的,就进行更新,否则就说明在这段期间有其它线程对它进行了操作,就不进行操作,然后就是你自己定义的逻辑处理了。
sql语句:
# 1.将此商品的version查出来
select version from t_product where id = #{id}
# 2.更新商品的信息(version与前面查出的相同才进行更新)
update t_product set count_num = count_num - 1 where id = #{id} and version = #{version}
1.1.2基于时间戳实现
其实和字段version
一样的,同样的,需要在表中新增一个字段,字段类型使用时间戳timestamp
,假设为update_time
,和前面version
实现方式一样,也是在提交更新的时候,将第一次查询的时间戳与更新前取到的时间戳进行对比,如果一致,说明没线程在这期间对它进行修改,如果不一致,说明这期间有线程对它进行了修改,就不更新,然后就是你自己定义的逻辑处理了。
1.2数据库悲观锁实现
这个稍微费那么一丢丢时间就是,实现方式就是,我认为别人一定会同时和我一起修改数据,我在操作数据的时候直接把数据锁住,直到我操作完成之后我才释放锁,因为上锁了其它人就不能修改数据了。
sql语句:
# 1.开始事务 (三种方式开始事务,选一种就行了)
begin
begin work
start transaction
# 2.查询出商品信息
# 获取锁
select name, count_num from b_product where id = #{id} for update
update t_product set count_num = count_num - 1 where id = #{id} and version = #{version}
# 3.提交事务(释放锁)
commit
commit work
当然,使用数据库的锁,必须要注意,不要处理不当,产生了死锁。
**死锁:**例如,如果线程A锁住了记录1并等待记录2,而线程B锁住了记录2并等待记录1,这样两个线程就发生了死锁现象。
2.基于Redis的分布式锁-单节点与集群
单节点
RedisLock
注解:
@Target(ElementType.METHOD)
RedisLockAspect
进行AOP操作:
@Aspect
加锁释放锁的工具RedisLockHelper
:
@Component
Redis连接工具JedisUtil
:
@Component
配置文件以及配置:
redis:
@Setter
测试使用:
@RestController
@Service
为什么要使用UUID/当前线程ID作为Value?
不使用UUID/当前线程ID作为Value,存在的问题:
★A线程启动,如果业务代码没有执行完毕,Key过期了,此时,B线程启动,因为A线程的Key已经过期了,所以B线程自然而然也得到了锁,最后B线程释放锁的时候,其实释放的是A线程的锁,这就导致了不安全的事情可能会发生。
”
---解决办法1
在加锁的时候,设置Value为UUID或者当前线程的ID当做Value,并在删除的时候判断对应的Value是不是自己线程的ID。也就是上面写的这种方式,请再次看我写的注释,就可以理解了。
/**
* 从 Redis 2.6.12 版本开始, SET 命令的行为可以通过一系列参数来修改:
*
* EX second :设置键的过期时间为 second 秒。SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
* PX millisecond :设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
* NX :只在键不存在时,才对键进行设置操作。SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
* XX :只在键已经存在时,才对键进行设置操作。
*
* @param key
* @param value
* @param timeout
* @return 加锁是否成功
*/
---解决办法2
在加锁和释放锁的时候,设置一个守护线程,对key进行续命。
//开启守护线程:
Redis集群模式-Redis锁之Redlock算法
★如果A往Master放入了一把锁,然后再数据同步到Slave之前,Master挂掉,Slave被提拔为Master,这时候Master上面就没有锁了,这样其他进程也可以拿到锁,违法了锁的互斥性。
”
针对Redis集群架构,redis的作者antirez提出了Redlock算法,来实现集群架构下的分布式锁。
**Redlock算法:**现在假设有5个Redis主节点(大于3的奇数个),这样基本保证他们不会同时都宕掉,获取锁和释放锁的过程中,客户端会执行以下操作:
- 1.获取当前Unix时间,以毫秒为单位
- 2.依次尝试从5个实例,使用相同的key和具有唯一性的value获取锁 当向Redis请求获取锁时,客户端应该设置一个网络连接和响应超时时间,这个超时时间应该小于锁的失效时间,这样可以避免客户端死等
- 3.客户端使用当前时间减去开始获取锁时间就得到获取锁使用的时间。当且仅当从半数以上的Redis节点取到锁,并且使用的时间小于锁失效时间时,锁才算获取成功
- 4.如果取到了锁,key的真正有效时间等于有效时间减去获取锁所使用的时间,这个很重要
- 5.如果因为某些原因,获取锁失败(没有在半数以上实例取到锁或者取锁时间已经超过了有效时间),客户端应该在所有的Redis实例上进行解锁,无论Redis实例是否加锁成功,因为可能服务端响应消息丢失了但是实际成功了,毕竟多释放一次也不会有问题
马丁博士对Redlock的质疑
假设多节点Redis系统有五个节点A/B/C/D/E和两个客户端C1和C2,如果其中一个Redis节点上的时钟向前跳跃会发生什么?
- 客户端C1获得了对节点A、B、c的锁定,由于网络问题,法到达节点D和节点E
- 节点C上的时钟向前跳,导致锁提前过期
- 客户端C2在节点C、D、E上获得锁定,由于网络问题,无法到达A和B
- 客户端C1和客户端C2现在都认为他们自己持有锁
最后马丁出了如下的结论:
- 为了效率而使用分布式锁单Redis节点的锁方案就足够了Redlock则是个过重而昂贵的设计
- 为了正确而使用分布式锁Redlock不是建立在异步模型上的一个足够强的算法,它对于系统模型的假设中包含很多危险的成分
参考Demo,更多操作可以看Redlock
的源码:
@Bean
@Autowired
推荐阅读文章:https://redis.io/topics/distlock
3.基于Zookeeper的分布式锁
主要原理就是:在Zookeeper创建一个临时的同步顺序节点,如果创建成功,说明获得了锁,如果创建失败,表示这歌锁已经被当前线程占有了,就对这个节点进行监听,当监听到这个节点被删除之后,就再进行创建临时节点。
说明:临时节点在ZK连接断开的时候会自动删除。
自定义锁的接口Lock
:
/**
* 自定义锁接口
*/
锁的抽象方法:
public
定义Zookeeper的连接,写为抽象类,让其锁的具体实现类继承:
public
具体锁的实现:
public
测试:
/**
* Zookeeper实现分布式锁 - 方法2
*
* 使用临时顺序节点,临时顺序节点排序,每个临时顺序节点只监听它本身的前一个节点变化,
* 避免产生“羊群效应”(一旦临时节点删除,释放锁,那么其他在监听这个节点变化的线程,就会去竞争锁,同时访问 ZooKeeper)。
*/
生成随机订单号:
/**
* 生成随机订单号
*
* @author lzhpo
*/
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