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Redisson&AOP自定义分布式锁组件

Redisson&AOP自定义分布式锁组件

在我们开发业务的时候 难以避免使用使用Redisson实现分布式锁，Redisson的分布式锁使用并不复杂，基本步骤包括：

  • 1）创建锁对象
  • 2）尝试获取锁
  • 3）处理业务
  • 4）释放锁

但是，除了第3步以外，其它都是非业务代码，对业务的侵入较多：

img

可以发现，只有红框部分是业务功能，业务前、后都是固定的锁操作。既然如此，我们完全可以基于AOP的思想，将业务部分作为切入点，将业务前后的锁操作作为环绕增强。

不是每一个service方法都需要加锁，因此我们不能直接基于类来确定切入点；另外，需要加锁的方法可能也较多，我们不能基于方法名作为切入点，这样太麻烦。因此，最好的办法是把加锁的方法给标记出来，利用标记来确定切入点。如何标记呢？

最常见的办法就是基于注解来标记了。同时，加锁时还有一些参数，比如：锁的key名称、锁的waitTime、releaseTime等等，都可以基于注解来传参。

实现的流程

  • 1.定义注解

    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface MyLock {
    String name();
    long waitTime() default 1;
    long leaseTime() default -1;
    TimeUnit unit() default TimeUnit.SECONDS;
}

  • 2.定义切面

    @Component
@Aspect
@RequiredArgsConstructor
public class MyLockAspect implements Ordered{
    private final RedissonClient redissonClient;
    @Around("@annotation(myLock)")
    public Object tryLock(ProceedingJoinPoint pjp, MyLock myLock) throws Throwable {
        // 1.创建锁对象
        RLock lock = redissonClient.getLock(myLock.name());
        // 2.尝试获取锁
        boolean isLock = lock.tryLock(myLock.waitTime(), myLock.leaseTime(), myLock.unit());
        // 3.判断是否成功
        if(!isLock) {
            // 3.1.失败，快速结束
            throw new BizIllegalException("请求太频繁");
        }
        try {
            // 3.2.成功，执行业务
            return pjp.proceed();
        } finally {
            // 4.释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

    注意
Spring中的AOP切面有很多，会按照Order排序，按照Order值从小到大依次执行。Spring事务AOP的order值是Integer.MAX_VALUE，优先级最低。
我们的分布式锁一定要先于事务执行，因此，我们的切面一定要实现Ordered接口，指定order值小于Integer.MAX_VALUE即可。

  • 3.定义好了锁注解和切面，接下来就可以改造业务了 下面是没有经过改造的业务代码

    String key = "lock:coupon:userId";
        RLock lock = redissonClient.getLock(key);
        try {
            boolean isLock = lock.tryLock();
            if (!isLock){
                throw new BizIllegalException("请求频繁");
            }
            IUserCouponService userCouponServiceProxy =( IUserCouponService ) AopContext.currentProxy();
            userCouponServiceProxy.checkAndCreateUserCoupon(userId, coupon, null);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
----------------------------------------------------------------
	@Transactional  //这个注解的事务执行是靠后的
    @Override
    public  void checkAndCreateUserCoupon(Long userId, Coupon coupon ,Long serialId)

    经过改造以后的代码

    //使用redisson + aop 实现 分布式锁的通用组件
        IUserCouponService userCouponServiceProxy =( IUserCouponService ) AopContext.currentProxy();
        userCouponServiceProxy.checkAndCreateUserCoupon(userId, coupon, null); //这中调用的是代理对象
----------------------------------------------------------------
    @Transactional  //这个注解的事务执行是靠后的
    @Override
    @MyLock(name = "lock:coupon:userId")
    public  void checkAndCreateUserCoupon(Long userId, Coupon coupon ,Long serialId){}

经过上面的改造，业务中无需手动编写加锁、释放锁的逻辑了，没有任何业务侵入，使用起来也非常优雅。

不过呢，现在还存在几个问题：

  • Redisson中锁的种类有很多，目前的代码中把锁的类型写死了
  • Redisson中获取锁的逻辑有多种，比如获取锁失败的重试策略，目前都没有设置
  • 锁的名称目前是写死的，并不能根据方法参数动态变化

所以呢，我们接下来还要对锁的实现进行优化，注意解决上述问题。

业务的升级

工厂模式切换锁类型

Redisson中锁的类型有多种，例如：

image-20240723171809350

因此，我们不能在切面中把锁的类型写死，而是交给用户自己选择锁类型。

那么问题来了，如何让用户选择锁类型呢？

锁的类型虽然有多种，但类型是有限的几种，完全可以通过枚举定义出来。然后把这个枚举作为MyLock注解的参数，交给用户去选择自己要用的类型。

而在切面中，我们则需要根据用户选择的锁类型，创建对应的锁对象即可。但是这个逻辑不能通过if-else来实现，太low了。

这里我们的需求是根据用户选择的锁类型，创建不同的锁对象。有一种设计模式刚好可以解决这个问题：简单工厂模式。

实现
  • 1.我们首先定义一个锁类型枚举
public enum MyLockType {
    RE_ENTRANT_LOCK, // 可重入锁
    FAIR_LOCK, // 公平锁
    READ_LOCK, // 读锁
    WRITE_LOCK, // 写锁
    ;
}
  • 2.然后在自定义注解中添加锁类型这个参数

image-20240723165546401

  • 3.然后定义一个锁工厂，用于根据锁类型创建锁对象：

    @Component
public class MyLockFactory {
    private final Map<MyLockType, Function<String, RLock>> lockHandlers;
    public MyLockFactory(RedissonClient redissonClient) {
        this.lockHandlers = new EnumMap<>(MyLockType.class);
        this.lockHandlers.put(RE_ENTRANT_LOCK, redissonClient::getLock);
        this.lockHandlers.put(FAIR_LOCK, redissonClient::getFairLock);
        this.lockHandlers.put(READ_LOCK, name -> redissonClient.getReadWriteLock(name).readLock());
        this.lockHandlers.put(WRITE_LOCK, name -> redissonClient.getReadWriteLock(name).writeLock());
    }
    public RLock getLock(MyLockType lockType, String name){
        return lockHandlers.get(lockType).apply(name);
    }
}

    说明：

    • MyLockFactory内部持有了一个Map，key是锁类型枚举，值是创建锁对象的Function。注意这里不是存锁对象，因为锁对象必须是多例的，不同业务用不同锁对象；同一个业务用相同锁对象。
    • MyLockFactory内部的Map采用了EnumMap。只有当Key是枚举类型时可以使用EnumMap，其底层不是hash表，而是简单的数组。由于枚举项数量固定，因此这个数组长度就等于枚举项个数，然后按照枚举项序号作为角标依次存入数组。这样就能根据枚举项序号作为角标快速定位到数组中的数据。

  • 4.改造切面类的代码

image-20240723165811449

此时，在业务中，就能通过注解来指定自己要用的锁类型了

image-20240723165858431

锁失败策略

多线程争抢锁，大部分线程会获取锁失败，而失败后的处理方案和策略是多种多样的。目前，我们获取锁失败后就是直接抛出异常，没有其它策略，这与实际需求不一定相符。

  • 获取锁失败是否要重试？有三种策略：
    • 不重试，对应API：lock.tryLock(0, 10, SECONDS)，也就是waitTime小于等于0
    • 有限次数重试：对应API：lock.tryLock(5, 10, SECONDS)，也就是waitTime大于0，重试一定waitTime时间后结束
    • 无限重试：对应API lock.lock(10, SECONDS) , lock就是无限重试
  • 重试失败后怎么处理？有两种策略：
    • 直接结束
    • 抛出异常

对应的API和策略名如下：

dffbd78d-c4d1-47ba-a3ae-dff00b145bc9

重试策略 + 失败策略组合，总共以下几种情况：

c2138c80-5cde-4503-8fe0-3f7692d01941

如何用代码来表示这些失败策略，并让用户自由选择呢？

一种设计模式：策略模式。同时，我们还需要定义一个失败策略的**枚举。**在MyLock注解中定义这个枚举类型的参数，供用户选择。

实现

  • 1.定义一个失败策略枚举
public enum MyLockStrategy {
    //快速结束 获取 锁失败以后直接结束
    SKIP_FAST(){
        @Override
        public boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException {
            return lock.tryLock(0, prop.leaseTime(), prop.unit());
        }
    },
    //快速失败 获取锁失败以后抛出异常
    FAIL_FAST(){
        @Override
        public boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException {
            boolean isLock = lock.tryLock(0, prop.leaseTime(), prop.unit());
            if (!isLock) {
                throw new BizIllegalException("请求太频繁");
            }
            return true;
        }
    },
    //无线重试
    KEEP_TRYING(){
        @Override
        public boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException {
            lock.lock( prop.leaseTime(), prop.unit());
            return true;
        }
    },
    //重试超时后 结束
    SKIP_AFTER_RETRY_TIMEOUT(){
        @Override
        public boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException {
            return lock.tryLock(prop.waitTime(), prop.leaseTime(), prop.unit());
        }
    },
    //重试超时后 失败 抛出异常
    FAIL_AFTER_RETRY_TIMEOUT(){
        @Override
        public boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException {
            boolean isLock = lock.tryLock(prop.waitTime(), prop.leaseTime(), prop.unit());
            if (!isLock) {
                throw new BizIllegalException("请求太频繁");
            }
            return true;
        }
    },
    ;

    public abstract boolean tryLock(RLock lock, MyLock prop) throws InterruptedException;
}
  • 2.在MyLock注解中添加枚举参数

image-20240723170520528

  • 3.修改切面代码，基于用户选择的策略来处理

image-20240723170614355

我们就可以在使用锁的时候自由选择锁类型、锁策略了：

image-20240723170701386

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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