redis乐观锁与悲观锁的实战 -数据库

Redis提供了两种锁机制，即乐观锁和悲观锁。本文主要介绍了redis乐观锁与悲观锁的实战，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

概念

Redis是一个内存中的键值存储系统，支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表等。Redis提供了两种锁机制，即乐观锁和悲观锁。

乐观锁

乐观锁是一种乐观的并发控制策略，它认为数据在大多数情况下不会被其他线程占用，因此每次需要修改数据时，都不会获取锁，而是直接进行修改。在Redis中，可以通过WATCH和CAS命令来实现乐观锁，WATCH命令用于监视一个或多个键，CAS命令用于检查并更新键的值。

例如，假设有一个计数器键counter，多个客户端都需要对其进行操作。使用乐观锁的方式，可以在每个客户端执行操作之前，先通过WATCH命令监视counter键：

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

然后，在EXEC命令执行之前，使用GET命令再次获取counter键的值，并将其与之前获取的值进行比较。如果值相等，就说明期间没有其他客户端对counter键进行了修改，此时可以使用CAS命令将新值设置到counter键中。如果值不相等，则说明期间有其他客户端对counter键进行了修改，需要重新执行操作。

GET counter

悲观锁

悲观锁是一种悲观的并发控制策略，它认为数据在大多数情况下都会被其他线程占用，因此每次需要修改数据时，都会先获取锁，确保在修改期间没有其他线程可以访问该数据。在Redis中，可以通过WATCH命令来实现悲观锁，该命令可以监视一个或多个键，如果在事务执行期间有任何被监视键的值发生了变化，整个事务会被回滚。

还是上文的例子

WATCH counter
current_count = GET counter
new_count = current_count + 1
MULTI
SET counter new_count
EXEC

如果在执行事务期间，有其他客户端修改了counter键，那么整个事务会被回滚，需要重新执行。

悲观锁的优点在于它可以确保数据的一致性，但缺点在于它需要获取锁，可能会引起线程的阻塞，影响并发性能。

乐观锁示例

假设有一个电商平台，用户可以在平台上购买商品。为了保证数据的一致性，我们可以使用Redis的乐观锁来实现商品库存的扣减。

首先，我们需要在Redis中保存每个商品的库存信息，使用hash数据结构来保存，例如：

然后，在业务逻辑中，当用户购买一个商品时，需要执行以下步骤：

使用WATCH命令监视商品库存键，例如stock:sku001；
使用GET命令获取当前商品库存数量；
检查商品库存是否足够，如果不足，直接返回错误信息；
计算新的库存数量，并使用MULTI命令开启一个事务；
使用HSET命令将新的库存数量保存到Redis中；
执行事务，如果在执行期间有其他客户端修改了商品库存，会回滚事务，需要重新执行。

下面是使用Spring Boot实现的示例代码：

@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) {
            // 监视商品库存键，以便在事务开始前检测是否有其他客户端修改了库存
            redisTemplate.watch(stockKey);
            // 获取当前库存数量
            int currentStock = redisTemplate.opsForHash().get(stockKey, sku);
            // 检查库存是否足够
            if (currentStock < quantity) {
                // 库存不足，放弃事务并抛出异常
                redisTemplate.unwatch();
                throw new RuntimeException("Out of stock");
            }
            // 计算新的库存数量
            int newStock = currentStock - quantity;
            // 开始事务
            redisTemplate.multi();
            // 更新库存数量
            redisTemplate.opsForHash().put(stockKey, sku, newStock);
            // 提交事务
            List<Object> results = redisTemplate.exec();
            // 如果事务执行成功，则退出循环
            if (results != null) {
                break;
            }
            // 如果事务执行失败，则重试
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用RedisTemplate来操作Redis，其中watch方法用于监视商品库存键，opsForHash方法用于获取和修改商品库存的值，multi和exec方法用于开启和提交事务。

悲观锁示例

除了乐观锁，Redis还支持悲观锁，可以通过设置NX（Not Exist）或XX（Exist）标志来实现。例如，当NX标志设置为true时，如果锁不存在，会返回OK，并创建一个锁；如果锁已经存在，会返回null，表示获取锁失败。反之，当XX标志设置为true时，如果锁已经存在，会返回OK，表示获取锁成功；如果锁不存在，会返回null，表示获取锁失败。

下面是使用Spring Boot实现的悲观锁示例代码：

@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;
        // 尝试获取锁，如果锁已经存在，说明有其他线程正在执行相关操作
        Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, "locked");
        if (!locked) {
            // 获取锁失败，抛出异常
            throw new RuntimeException("Unable to acquire lock");
        }
        // 设置锁的过期时间，防止锁被一直占用
        redisTemplate.expire(lockKey, 10, TimeUnit.SECONDS);
        try {
            // 执行订单创建、扣减库存等操作
        } finally {
            // 释放锁
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用setIfAbsent方法来尝试获取锁，如果锁已经存在，说明其他线程正在执行相关操作，此时会返回false，表示获取锁失败；否则，会返回true，表示获取锁成功。如果获取锁成功，我们会设置锁的过期时间，并执行相关操作，最后释放锁。