对同一个资源进行操作,单一的缓存读取没问题了,但是存在并发的时候怎么办呢,为了避免数据不一致,我们需要在操作共享资源之前进行 加锁 操作.

我们在开发很多业务场景会使用到锁,例如库存控制,抽奖,秒杀等.一般我们会使用内存锁的方式来保证线性的执行.

但现在大多站点都会使用分布式部署,那多台服务器间的就必须使用同一个目标来判断锁.分布式与单机情况下最大的不同在于其不是多线程而是多进程.

图1：分布式站点使用内存锁

图2：分布式站点使用分布式锁

当然我们暂时用不了这么复杂的场景,我们就简单访问redis就行.

设计（悲观锁/乐观锁）

悲观锁方式（认为操作的时候,会出现问题,所以都加锁）

悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义,就是很悲观,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,

所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁.

传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁.

乐观锁方式（认为什么时候不会出问题,所以不上锁,更新的时候去查询判断一下,再此期间是否有人修改过这个数据.）

乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,

所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制.

乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁.

两种锁各有优缺点,不可认为一种好于另一种,像乐观锁适用于写比较少的情况下,即冲突真的很少发生的时候,这样可以省去了锁的开销,

加大了系统的整个吞吐量.

但如果经常产生冲突,上层应用会不断地进行retry,这样反倒是降低了性能,所以这种情况下用悲观锁就比较合适.

Redis三个命令

1、SETNX

SETNX key value：当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0.

2、expire

expire key timeout：为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁.

3、delete

delete key：删除key

在使用Redis实现分布式锁的时候,主要就会使用到这三个命令.

命题：某商品进行库存秒杀.

假设要给某个商品举行秒杀活动,我们事先把库存数据100已经存入到了redis中,我们现在需要来进行库存扣减.

图3：加锁请求示意图

代码实现

我们基于 ServiceStack.Redis 操作

我们创建一个控制台应用(.NET Framework),命名为 RedisLock ,注意,如果创建的是net core的应用,引入的ServiceStack.Redis就要选择core的.

然后在NuGet里面安装ServiceStack.Redis.

Redis连接池

       //Redis连接池（配置连接地址,读写连接地址等）        public static PooledRedisClientManager RedisClientPool = CreateManager();        private static PooledRedisClientManager CreateManager()        {            //写节点(主节点)            List<string> writes = new List<string>();            writes.Add("10.17.3.97:6379");              //读节点            List<string> reads = new List<string>();            reads.Add("10.17.3.97:6379");            //配置连接池和读写分类            return new PooledRedisClientManager(writes, reads, new RedisClientManagerConfig()            {                MaxReadPoolSize = 50, //读节点个数                MaxWritePoolSize = 50,//写节点个数                AutoStart = true,                DefaultDb = 0            });        }

使用Redis的SetNX命令实现加锁

        /// <summary>        /// 加锁（使用Redis的SetNX命令实现加锁）        /// </summary>        /// <param name="key">锁key</param>        /// <param name="selfMark">自己标记</param>        /// <param name="lockExpirySeconds">锁自动过期时间[默认10]（s）</param>        /// <param name="waitLockMilliseconds">等待锁时间（ms）</param>        /// <returns></returns>        public static bool Lock(string key, out string selfMark, int lockExpirySeconds = 10, long waitLockMilliseconds = long.MaxValue)        {            DateTime begin = DateTime.Now;            selfMark = Guid.NewGuid().ToString("N");//自己标记,释放锁时会用到,自己加的锁除非过期否则只能自己打开            using (RedisClient redisClient = (RedisClient)RedisClientPool.GetClient())            {                                string lockKey = "Lock:" + key;                while (true)                {                    string script = string.Format("if redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then redis.call('PEXPIRE',KEYS[1],{0}) return 1 else return 0 end", lockExpirySeconds * 1000);                    //循环获取取锁                    if (redisClient.ExecLuaAsInt(script, new[] { lockKey }, new[] { selfMark }) == 1)                    {                        return true;                    }                    //不等待锁则返回                    if (waitLockMilliseconds == 0)                    {                        break;                    }                    //超过等待时间,则不再等待                    if ((DateTime.Now - begin).TotalMilliseconds >= waitLockMilliseconds)                    {                        break;                    }                    Thread.Sleep(100);                }                return false;            }        }

因为ServiceStack.Redis提供的SetNX方法,并没有提供设置过期时间的方法,对于加锁业务又不能分开执行(如果加锁成功设置过期时间失败导致的永久死锁问题),所以就使用脚本实现,解决了异常情况死锁问题.

如果设置为0,为乐观锁机制,获取不到锁,直接返回未获取到锁.

默认值为long最大值,为悲观锁机制,约等于很多很多天,可以理解为一直等待.

释放锁

　　　　 /// <summary>        /// 释放锁        /// </summary>        /// <param name="key">锁key</param>        /// <param name="selfMark">自己标记</param>        public static void UnLock(string key, string selfMark)        {            using (RedisClient redisClient = (RedisClient)RedisClientPool.GetClient())            {                string lockKey = "Lock:" + key;                var script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";                redisClient.ExecLuaAsString(script, new[] { lockKey }, new[] { selfMark });            }        }

业务调用（我们使用多线程模拟多用户秒杀的场景）

 　　　　//业务：悲观锁方式        public static void PessimisticLock()        {            int num = 10;  //总数量            string lockkey = "xianseng";            //悲观锁开启20个人同时拿宝贝            for (int i = 0; i < 20; i++)            {                Task.Run(() =>                {                    string selfmark = "";                     try                    {                        if (Lock(lockkey, out selfmark))                        {                            if (num > 0)                            {                                num--;                                Console.WriteLine($"我拿到了宝贝：宝贝剩余{num}个\t\t{selfmark}");                            }                            else                            {                                Console.WriteLine("宝贝已经没有了");                            }                            Thread.Sleep(100);                        }                    }                    finally                    {                        UnLock(lockkey, selfmark);                    }                });            }            Console.ReadLine();        }        //业务：乐观锁方式        public static void OptimisticLock()        {            int num = 10; //总数量            string lockkey = "xianseng";            //乐观锁开启10个线程,每个线程拿5次            for (int i = 0; i < 10; i++)            {                var lineOn = "线程" + (i + 1);                Task.Run(() =>                {                    for (int j = 0; j < 5; j++)                    {                        string selfmark = "";                        try                        {                            if (Lock(lockkey, out selfmark, 10, 0))                            {                                if (num > 0)                                {                                    num--;                                    Console.WriteLine($"{lineOn} 第{(j+1)}次 我拿到了宝贝：宝贝剩余{num}个\t\t{selfmark}");                                }                                else                                {                                    Console.WriteLine($"{lineOn} 第{(j + 1)}次 宝贝已经没有了");                                }                                Thread.Sleep(1000);                            }                            else                            {                                Console.WriteLine($"{lineOn} 第{(j+1)}次 没有拿到,不想等了");                            }                        }                        finally                        {                            UnLock(lockkey, selfmark);                        }                    }                });            }            Console.ReadLine();        }

然后在main函数里面调用查看展示效果

       static void Main(string[] args)        {            调用：悲观锁方式（认为我操作的时候,会出现问题,所以都加锁）            PessimisticLock();            ///调用：乐观锁方式（认为什么时候不会出问题,所以不上锁,更新的时候去查询判断一下,再此期间是否有人修改过这个数据.）            //OptimisticLock();        }

这就简单实现了Redis分布锁的功能,快去试试吧.