一：故事背景
最近一直在研究Redis，今天學習到了樂觀鎖與悲觀鎖的部分，在這里進行總結。
二：概念
Redis是一個內存中的鍵值存儲系統(tǒng)，支持多種數(shù)據結構，如字符串、哈希、列表等。
Redis提供了兩種鎖機制，即樂觀鎖和悲觀鎖。
三：樂觀鎖
3.1 什么是樂觀鎖
- 樂觀鎖是一種樂觀的并發(fā)控制策略，它認為數(shù)據在大多數(shù)情況下不會被其他線程占用，因此每次需要修改數(shù)據時，都不會獲取鎖，而是直接進行修改。
- 在Redis中，可以通過WATCH和CAS命令來實現(xiàn)樂觀鎖，WATCH命令用于監(jiān)視一個或多個鍵，CAS命令用于檢查并更新鍵的值。
3.2 舉例說明
例如，假設有一個計數(shù)器鍵counter，多個客戶端都需要對其進行操作。使用樂觀鎖的方式，可以在每個客戶端執(zhí)行操作之前，先通過WATCH命令監(jiān)視counter鍵：
WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC
然后，在EXEC命令執(zhí)行之前，使用GET命令再次獲取counter鍵的值，并將其與之前獲取的值進行比較。如果值相等，就說明期間沒有其他客戶端對counter鍵進行了修改，此時可以使用CAS命令將新值設置到counter鍵中。如果值不相等，則說明期間有其他客戶端對counter鍵進行了修改，需要重新執(zhí)行操作。
GET counter
四：悲觀鎖
4.1 什么是悲觀鎖
悲觀鎖是一種悲觀的并發(fā)控制策略，它認為數(shù)據在大多數(shù)情況下都會被其他線程占用，因此每次需要修改數(shù)據時，都會先獲取鎖，確保在修改期間沒有其他線程可以訪問該數(shù)據。在Redis中，可以通過WATCH命令來實現(xiàn)悲觀鎖，該命令可以監(jiān)視一個或多個鍵，如果在事務執(zhí)行期間有任何被監(jiān)視鍵的值發(fā)生了變化，整個事務會被回滾。
4.2 舉例說明
還是上文的例子
WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC
如果在執(zhí)行事務期間，有其他客戶端修改了counter鍵，那么整個事務會被回滾，需要重新執(zhí)行。
悲觀鎖的優(yōu)點在于它可以確保數(shù)據的一致性，但缺點在于它需要獲取鎖，可能會引起線程的阻塞，影響并發(fā)性能。
五：樂觀鎖代碼示例
5.1 業(yè)務背景
假設有一個電商平臺，用戶可以在平臺上購買商品。為了保證數(shù)據的一致性，我們可以使用Redis的樂觀鎖來實現(xiàn)商品庫存的扣減。
5.2 數(shù)據結構
首先，我們需要在Redis中保存每個商品的庫存信息，使用hash數(shù)據結構來保存，例如：
HSET stock sku001 100
5.3 業(yè)務流程
然后，在業(yè)務邏輯中，當用戶購買一個商品時，需要執(zhí)行以下步驟：
- 使用WATCH命令監(jiān)視商品庫存鍵，例如stock:sku001；
- 使用GET命令獲取當前商品庫存數(shù)量；
- 檢查商品庫存是否足夠，如果不足，直接返回錯誤信息；
- 計算新的庫存數(shù)量，并使用MULTI命令開啟一個事務；
- 使用HSET命令將新的庫存數(shù)量保存到Redis中；
執(zhí)行事務，如果在執(zhí)行期間有其他客戶端修改了商品庫存，會回滾事務，需要重新執(zhí)行。
5.4 代碼實現(xiàn)
下面是使用Spring Boot實現(xiàn)的示例代碼：
@Service
public class OrderService {
private final RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate;
@Autowired
public OrderService(RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}
public void placeOrder(String sku, int quantity) {
String stockKey = "stock:" + sku;
while (true) {
// 監(jiān)視商品庫存鍵，以便在事務開始前檢測是否有其他客戶端修改了庫存
redisTemplate.watch(stockKey);
// 獲取當前庫存數(shù)量
int currentStock = redisTemplate.opsForHash().get(stockKey, sku);
// 檢查庫存是否足夠
if (currentStock < quantity) {
// 庫存不足，放棄事務并拋出異常
redisTemplate.unwatch();
throw new RuntimeException("Out of stock");
}
// 計算新的庫存數(shù)量
int newStock = currentStock - quantity;
// 開始事務
redisTemplate.multi();
// 更新庫存數(shù)量
redisTemplate.opsForHash().put(stockKey, sku, newStock);
// 提交事務
List<Object> results = redisTemplate.exec();
// 如果事務執(zhí)行成功，則退出循環(huán)
if (results != null) {
break;
}
// 如果事務執(zhí)行失敗，則重試
}
}
}
在上面的代碼中，我們使用RedisTemplate來操作Redis，其中watch方法用于監(jiān)視商品庫存鍵，opsForHash方法用于獲取和修改商品庫存的值，multi和exec方法用于開啟和提交事務。
六：悲觀鎖示例
除了樂觀鎖，Redis還支持悲觀鎖，可以通過設置NX（Not Exist）或XX（Exist）標志來實現(xiàn)。
6.1 悲觀鎖流程
例如，當NX標志設置為true時，如果鎖不存在，會返回OK，并創(chuàng)建一個鎖；如果鎖已經存在，會返回null，表示獲取鎖失敗。反之，當XX標志設置為true時，如果鎖已經存在，會返回OK，表示獲取鎖成功；如果鎖不存在，會返回null，表示獲取鎖失敗。
6.2 代碼實現(xiàn)
下面是使用Spring Boot實現(xiàn)的悲觀鎖示例代碼：
@Service
public class OrderService {
private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
@Autowired
public OrderService(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}
public void placeOrder(String sku, int quantity) {
String lockKey = "lock:" + sku;
// 嘗試獲取鎖，如果鎖已經存在，說明有其他線程正在執(zhí)行相關操作
Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked");
if (!locked) {
// 獲取鎖失敗，拋出異常
throw new RuntimeException("Unable to acquire lock");
}
// 設置鎖的過期時間，防止鎖被一直占用
redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);
try {
// 執(zhí)行訂單創(chuàng)建、扣減庫存等操作
} finally {
// 釋放鎖
redisTemplate.delete(lockKey);
}
}
}
在上面的代碼中，我們使用setIfAbsent方法來嘗試獲取鎖，如果鎖已經存在，說明其他線程正在執(zhí)行相關操作，此時會返回false，表示獲取鎖失敗；否則，會返回true，表示獲取鎖成功。如果獲取鎖成功，我們會設置鎖的過期時間，并執(zhí)行相關操作，最后釋放鎖。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-408983.html
七：總結提升
需要注意的是，悲觀鎖一般適用于并發(fā)量不大的場景，如果并發(fā)量較高，容易導致性能問題。因此，在實際應用中，需要根據具體情況選擇合適的鎖策略。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-408983.html
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