詳解SpringBoot分佈式鎖

一、為什麼需要分佈式鎖？

在分佈式系統中，多個節點需要對同一資源進行並發訪問和操作。如果沒有分佈式鎖，很容易出現資源競爭問題，引發數據錯誤或系統崩潰的風險。

例如，假設有兩個客戶端對訂單進行支付，如果沒有分佈式鎖，那麼可能會出現一次性支付多次的問題。

分佈式鎖能夠有效地解決這些問題，保證各節點之間數據訪問的正確性。

二、SpringBoot分佈式鎖的實現方式

1. 基於Redis實現分佈式鎖

Redis相當於開發人員搭建分佈式鎖的一種途徑，在Redis中提供了setnx方法，如果key不存在則設置成功。因此，我們可以在加鎖時採用setnx方法，如果設置成功則獲取到鎖，否則等待。同時，為了消除其他線程在出現競爭時獲取鎖的等待時間，需使用Redis的Expire命令。

 public boolean lock(String key) {
        long expires = 5 * 60 * 1000;
        long currentValue = System.currentTimeMillis() + expires + 1;
        String currentValueStr = String.valueOf(currentValue);
        if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, currentValueStr)){
            return true;
        }

        //key 存在，獲取值
        String oldValueStr = (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (oldValueStr !=null && Long.parseLong(oldValueStr) < System.currentTimeMillis()){
            // 獲取上一個鎖到期時間，並設置現在的鎖到期時間
            String  getValue = (String) redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, currentValueStr);
            if (getValue !=null && getValue.equals(oldValueStr)){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

2. 基於Zookeeper實現的分佈式鎖

Zookeeper提供豐富的鎖機制，Zookeeper鎖節點的特性自動具有排他性質，基於此可以輕鬆地搭建分佈式鎖，實現分佈式鎖的本質就是創建一個znode節點。同樣的，當多個線程嘗試創建znode時，只會有最先創建的線程創建成功，其他線程創建失敗，並進入等待狀態。一旦擁有鎖的客戶端釋放了鎖，Zookeeper集群中的所有客戶端都會被通知，然後再次嘗試鎖。

public boolean lock(String lockName) {
    if (zookeeper == null) {
        return false;
    }
    String path = "/lock/" + lockName;
    try {
        Stat stat = zookeeper.exists(path, false);
        if (stat == null) {
            // 如果節點不存在，則創建
            zookeeper.create(path, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
        }
        return true;
    } catch (KeeperException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return false;
}

三、SpringBoot分佈式鎖的應用

1. 避免緩存穿透

緩存穿透指查詢一個一定不存在的數據，導致這個查詢落在數據庫上，造成數據庫壓力過大。可以通過分佈式鎖來避免緩存穿透的問題。當鎖被佔用時，其他線程只需要等待鎖釋放即可，不會重複查詢數據庫。

2. 避免重複提交

在高並發環境下，重複提交請求會使得服務端創建多個相同的訂單，導致數據錯誤。可以在用戶提交訂單時，採用分佈式鎖來避免重複提交。

3. 控制資源訪問數量

有時候，我們需要限制並發數，比如短訊發送接口，單個用戶每次只能發送一個短訊。這時可以通過分佈式鎖來限制並發數，保證接口的正常可用。

四、總結

SpringBoot分佈式鎖是解決分佈式系統資源安全共享和並發操作的一種重要手段。本文從實現方式和應用場景兩個方面闡述了SpringBoot分佈式鎖的實現方法以及常見應用場景。但該方案並非萬能之策，我們在實際使用中也需要根據具體情況進行分析，避免誤用。