深入探讨在SpringBoot中分布式锁的实现与应用

发布时间:2023年12月29日

当在Spring Boot 中使用分布式锁时,你可以借助各种库和技术来实现。其中,Redis 和 ZooKeeper 是两个常用的分布式锁实现工具。下面将展示如何在 Spring Boot 中使用这两种工具实现分布式锁。

Redis 分布式锁

优点:
简单易用: Redis 的分布式锁使用简单,通过 Redis 的 setnx 和 expire 命令可以轻松实现。
性能较好: Redis 是内存型数据库,读写速度快,适合高并发的场景。
丰富的数据结构: Redis 提供了丰富的数据结构和操作,可以方便地扩展锁的功能,比如设置超时时间、自动续期等。

缺点:
单点故障: Redis 是一个单点服务,如果 Redis 服务出现故障,可能会导致整个系统的锁失效。
数据一致性: Redis 采用主从复制机制,可能存在数据同步延迟,不适合对数据一致性要求极高的场景。

使用 Redis 实现分布式锁
添加 Redis 依赖
确保在 pom.xml 文件中添加 Redis 依赖:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

编写 Redis 分布式锁的工具类

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class RedisDistributedLock {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    public boolean acquireLock(String lockKey, String value, long expireTime) {
        return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, value, expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    public void releaseLock(String lockKey, String value) {
        String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        if (currentValue != null && currentValue.equals(value)) {
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

在业务代码中使用 Redis 分布式锁

@Autowired
private RedisDistributedLock redisDistributedLock;

public void someMethod() {
    String lockKey = "resource-lock";
    String value = "unique-value"; // 可以是唯一的标识符

    try {
        boolean isLocked = redisDistributedLock.acquireLock(lockKey, value, 5000); // 锁定5秒钟
        if (isLocked) {
            // 执行需要加锁的业务逻辑
            // ...
        } else {
            // 获取锁失败的处理逻辑
            // ...
        }
    } finally {
        redisDistributedLock.releaseLock(lockKey, value);
    }
}

ZooKeeper 分布式锁

优点:
高可用性: ZooKeeper 是一个高可用的分布式协调服务,能够保证服务的可用性。
严格的一致性: ZooKeeper 保证了严格的数据一致性,适合对数据一致性要求高的场景。
顺序性: ZooKeeper 提供了顺序节点特性,可以实现公平锁。

缺点:
复杂性: ZooKeeper 的使用较为复杂,需要了解其 API 和一致性模型,对开发者的要求较高。
性能较差: 相比 Redis,ZooKeeper 的性能较差,适合数据量小、对一致性要求高的场景。

使用 ZooKeeper 实现分布式锁
添加 ZooKeeper 依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
    <artifactId>zookeeper</artifactId>
    <version>${zookeeper.version}</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-framework</artifactId>
    <version>${curator.version}</version>
</dependency>

编写 ZooKeeper 分布式锁的工具类

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class ZooKeeperDistributedLock {

    @Autowired
    private CuratorFramework curatorFramework;

    public boolean acquireLock(String lockPath, long timeout, TimeUnit timeUnit) throws Exception {
        InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(curatorFramework, lockPath);
        return lock.acquire(timeout, timeUnit);
    }

    public void releaseLock(InterProcessMutex lock) throws Exception {
        if (lock != null && lock.isAcquiredInThisProcess()) {
            lock.release();
        }
    }
}

在业务代码中使用 ZooKeeper 分布式锁

@Autowired
private ZooKeeperDistributedLock zooKeeperDistributedLock;

public void someMethod() {
    String lockPath = "/locks/resource-lock";

    InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(zookeeperClient, lockPath);

    try {
        boolean isLocked = zooKeeperDistributedLock.acquireLock(lock, 5, TimeUnit.SECONDS); // 锁定5秒钟
        if (isLocked) {
            // 执行需要加锁的业务逻辑
            // ...
        } else {
            // 获取锁失败的处理逻辑
            // ...
        }
    } catch (Exception e) {
        // 处理异常
    } finally {
        try {
            zooKeeperDistributedLock.releaseLock(lock);
        } catch (Exception e) {
            // 处理释放锁时的异常
        }
    }
}

如何选择

1. 并发性能需求: 如果对并发性能要求较高,且数据一致性要求不是非常严格,Redis 可能是更好的选择。
2. 数据一致性需求: 如果应用对数据一致性要求很高,对于分布式锁的正确性和可靠性有极高的要求,那么 ZooKeeper 可能更适合。
3. 简易性和成本: 如果在系统中已经使用了 Redis,并且没有对数据一致性有极高要求,那么利用 Redis 实现分布式锁可能更为简单和成本更低。

综上所述,选择 Redis 还是 ZooKeeper 实现分布式锁取决于你的具体场景需求。如果你更看重性能和简易性,Redis 是一个不错的选择;而如果你更关注数据一致性和可靠性,ZooKeeper 则更适合你的需求。在实际应用中,也可以根据具体情况结合两者的优势来实现分布式锁,比如利用 Redis 实现分布式锁的快速性和利用 ZooKeeper 来保证一致性。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_43709538/article/details/135296228
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