一起来学SpringBoot | 第二十三篇：轻松搞定重复提交（分布式锁）

原创

2018-06-13

SpringBoot

文章目录

1. 重复提交（分布式）
2. 本章目标
3. 具体代码
4. 总结
5. 说点什么

SpringBoot 是为了简化 Spring 应用的创建、运行、调试、部署等一系列问题而诞生的产物，自动装配的特性让我们可以更好的关注业务本身而不是外部的XML配置，我们只需遵循规范，引入相关的依赖就可以轻易的搭建出一个 WEB 工程

在一起来学SpringBoot | 第二十二篇：轻松搞定重复提交（一）一文中介绍了单机版的重复提交解决方案，在如今这个分布式与集群横行的世道中，那怎么够用呢，所以本章重点来了....

重复提交（分布式）

单机版中我们用的是Guava Cache，但是这玩意存在集群的时候就凉了，所以我们还是要借助类似Redis、ZooKeeper 之类的中间件实现分布式锁。

本章目标

利用 自定义注解、Spring Aop、Redis Cache 实现分布式锁，你想锁表单锁表单，想锁接口锁接口….

具体代码

也很简单…

导入依赖

在 pom.xml 中添加上 starter-web、starter-aop、starter-data-redis 的依赖即可

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

属性配置

在 application.properites 资源文件中添加 redis 相关的配置项

1
2
3

spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=battcn

CacheLock 注解

创建一个 CacheLock 注解，本章内容都是实战使用过的，所以属性配置会相对完善了，话不多说注释都给各位写齐全了….

prefix： 缓存中 key 的前缀
expire： 过期时间，此处默认为 5 秒
timeUnit： 超时单位，此处默认为秒
delimiter： key 的分隔符，将不同参数值分割开来

package com.battcn.annotation;

import java.lang.annotation.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author Levin
 */
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface CacheLock {

    /**
     * redis 锁key的前缀
     *
     * @return redis 锁key的前缀
     */
    String prefix() default "";

    /**
     * 过期秒数,默认为5秒
     *
     * @return 轮询锁的时间
     */
    int expire() default 5;

    /**
     * 超时时间单位
     *
     * @return 秒
     */
    TimeUnit timeUnit() default TimeUnit.SECONDS;

    /**
     * <p>Key的分隔符（默认 :）</p>
     * <p>生成的Key：N:SO1008:500</p>
     *
     * @return String
     */
    String delimiter() default ":";
}

CacheParam 注解

上一篇中给说过 key 的生成规则是自己定义的，如果通过表达式语法自己得去写解析规则还是比较麻烦的，所以依旧是用注解的方式…

package com.battcn.annotation;

import java.lang.annotation.*;

/**
 * 锁的参数
 *
 * @author Levin
 */
@Target({ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD, ElementType.FIELD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface CacheParam {

    /**
     * 字段名称
     *
     * @return String
     */
    String name() default "";
}

Key 生成策略（接口）

创建一个 CacheKeyGenerator 具体实现由使用者自己去注入

/**
 * key生成器
 *
 * @author Levin
 * @date 2018/03/22
 */
public interface CacheKeyGenerator {

    /**
     * 获取AOP参数,生成指定缓存Key
     *
     * @param pjp PJP
     * @return 缓存KEY
     */
    String getLockKey(ProceedingJoinPoint pjp);
}

Key 生成策略（实现）

解析过程虽然看上去优点绕，但认真阅读或者调试就会发现，主要是解析带 CacheLock 注解的属性，获取对应的属性值，生成一个全新的缓存 Key

package com.battcn.interceptor;

import com.battcn.annotation.CacheLock;
import com.battcn.annotation.CacheParam;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.util.ReflectionUtils;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;

/**
 * 上一章说过通过接口注入的方式去写不同的生成规则;
 * @author Levin
 * @since 2018/6/13 0026
 */
public class LockKeyGenerator implements CacheKeyGenerator {

    @Override
    public String getLockKey(ProceedingJoinPoint pjp) {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        CacheLock lockAnnotation = method.getAnnotation(CacheLock.class);
        final Object[] args = pjp.getArgs();
        final Parameter[] parameters = method.getParameters();
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        // TODO 默认解析方法里面带 CacheParam 注解的属性,如果没有尝试着解析实体对象中的
        for (int i = 0; i < parameters.length; i++) {
            final CacheParam annotation = parameters[i].getAnnotation(CacheParam.class);
            if (annotation == null) {
                continue;
            }
            builder.append(lockAnnotation.delimiter()).append(args[i]);
        }
        if (StringUtils.isEmpty(builder.toString())) {
            final Annotation[][] parameterAnnotations = method.getParameterAnnotations();
            for (int i = 0; i < parameterAnnotations.length; i++) {
                final Object object = args[i];
                final Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
                for (Field field : fields) {
                    final CacheParam annotation = field.getAnnotation(CacheParam.class);
                    if (annotation == null) {
                        continue;
                    }
                    field.setAccessible(true);
                    builder.append(lockAnnotation.delimiter()).append(ReflectionUtils.getField(field, object));
                }
            }
        }
        return lockAnnotation.prefix() + builder.toString();
    }
}

Lock 拦截器（AOP）

熟悉 Redis 的朋友都知道它是线程安全的，我们利用它的特性可以很轻松的实现一个分布式锁，如 opsForValue().setIfAbsent(key,value) 它的作用就是如果缓存中没有当前 Key 则进行缓存同时返回 true 反之亦然；当缓存后给 key 在设置个过期时间，防止因为系统崩溃而导致锁迟迟不释放形成死锁； 那么我们是不是可以这样认为当返回 true 我们认为它获取到锁了，在锁未释放的时候我们进行异常的抛出….

package com.battcn.interceptor;

import com.battcn.annotation.CacheLock;
import com.battcn.utils.RedisLockHelper;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.UUID;

/**
 * redis 方案
 *
 * @author Levin
 * @since 2018/6/12 0012
 */
@Aspect
@Configuration
public class LockMethodInterceptor {

    @Autowired
    public LockMethodInterceptor(RedisLockHelper redisLockHelper, CacheKeyGenerator cacheKeyGenerator) {
        this.redisLockHelper = redisLockHelper;
        this.cacheKeyGenerator = cacheKeyGenerator;
    }

    private final RedisLockHelper redisLockHelper;
    private final CacheKeyGenerator cacheKeyGenerator;


    @Around("execution(public * *(..)) && @annotation(com.battcn.annotation.CacheLock)")
    public Object interceptor(ProceedingJoinPoint pjp) {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) pjp.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        CacheLock lock = method.getAnnotation(CacheLock.class);
        if (StringUtils.isEmpty(lock.prefix())) {
            throw new RuntimeException("lock key don't null...");
        }
        final String lockKey = cacheKeyGenerator.getLockKey(pjp);
        String value = UUID.randomUUID().toString();
        try {
            // 假设上锁成功，但是设置过期时间失效，以后拿到的都是 false
            final boolean success = redisLockHelper.lock(lockKey, value, lock.expire(), lock.timeUnit());
            if (!success) {
                throw new RuntimeException("重复提交");
            }
            try {
                return pjp.proceed();
            } catch (Throwable throwable) {
                throw new RuntimeException("系统异常");
            }
        } finally {
            // TODO 如果演示的话需要注释该代码;实际应该放开
            redisLockHelper.unlock(lockKey, value);
        }
    }
}

RedisLockHelper

通过封装成 API 方式调用，灵活度更加高

package com.battcn.utils;

import org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigureAfter;
import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisStringCommands;
import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.types.Expiration;
import org.springframework.util.StringUtils;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * 需要定义成 Bean
 *
 * @author Levin
 * @since 2018/6/15 0015
 */
@Configuration
@AutoConfigureAfter(RedisAutoConfiguration.class)
public class RedisLockHelper {


    private static final String DELIMITER = "|";

    /**
     * 如果要求比较高可以通过注入的方式分配
     */
    private static final ScheduledExecutorService EXECUTOR_SERVICE = Executors.newScheduledThreadPool(10);

    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    public RedisLockHelper(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    /**
     * 获取锁（存在死锁风险）
     *
     * @param lockKey lockKey
     * @param value   value
     * @param time    超时时间
     * @param unit    过期单位
     * @return true or false
     */
    public boolean tryLock(final String lockKey, final String value, final long time, final TimeUnit unit) {
        return stringRedisTemplate.execute((RedisCallback<Boolean>) connection -> connection.set(lockKey.getBytes(), value.getBytes(), Expiration.from(time, unit), RedisStringCommands.SetOption.SET_IF_ABSENT));
    }

    /**
     * 获取锁
     *
     * @param lockKey lockKey
     * @param uuid    UUID
     * @param timeout 超时时间
     * @param unit    过期单位
     * @return true or false
     */
    public boolean lock(String lockKey, final String uuid, long timeout, final TimeUnit unit) {
        final long milliseconds = Expiration.from(timeout, unit).getExpirationTimeInMilliseconds();
        boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, (System.currentTimeMillis() + milliseconds) + DELIMITER + uuid);
        if (success) {
            stringRedisTemplate.expire(lockKey, timeout, TimeUnit.SECONDS);
        } else {
            String oldVal = stringRedisTemplate.opsForValue().getAndSet(lockKey, (System.currentTimeMillis() + milliseconds) + DELIMITER + uuid);
            final String[] oldValues = oldVal.split(Pattern.quote(DELIMITER));
            if (Long.parseLong(oldValues[0]) + 1 <= System.currentTimeMillis()) {
                return true;
            }
        }
        return success;
    }


    /**
     * @see <a href="http://redis.io/commands/set">Redis Documentation: SET</a>
     */
    public void unlock(String lockKey, String value) {
        unlock(lockKey, value, 0, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    /**
     * 延迟unlock
     *
     * @param lockKey   key
     * @param uuid      client(最好是唯一键的)
     * @param delayTime 延迟时间
     * @param unit      时间单位
     */
    public void unlock(final String lockKey, final String uuid, long delayTime, TimeUnit unit) {
        if (StringUtils.isEmpty(lockKey)) {
            return;
        }
        if (delayTime <= 0) {
            doUnlock(lockKey, uuid);
        } else {
            EXECUTOR_SERVICE.schedule(() -> doUnlock(lockKey, uuid), delayTime, unit);
        }
    }

    /**
     * @param lockKey key
     * @param uuid    client(最好是唯一键的)
     */
    private void doUnlock(final String lockKey, final String uuid) {
        String val = stringRedisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
        final String[] values = val.split(Pattern.quote(DELIMITER));
        if (values.length <= 0) {
            return;
        }
        if (uuid.equals(values[1])) {
            stringRedisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }

}

控制层

在接口上添加 @CacheLock(prefix = "books")，然后动态的值可以加上@CacheParam；生成后的新 key 将被缓存起来；（如：该接口 token = 1，那么最终的 key 值为 books:1，如果多个条件则依次类推）

package com.battcn.controller;

import com.battcn.annotation.CacheLock;
import com.battcn.annotation.CacheParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * BookController
 *
 * @author Levin
 * @since 2018/6/06 0031
 */
@RestController
@RequestMapping("/books")
public class BookController {

    @CacheLock(prefix = "books")
    @GetMapping
    public String query(@CacheParam(name = "token") @RequestParam String token) {
        return "success - " + token;
    }

}

主函数

这里需要注入前面定义好的 CacheKeyGenerator 接口具体实现…

package com.battcn;

import com.battcn.interceptor.CacheKeyGenerator;
import com.battcn.interceptor.LockKeyGenerator;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;


/**
 * @author Levin
 */
@SpringBootApplication
public class Chapter22Application {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(Chapter22Application.class, args);

    }

    @Bean
    public CacheKeyGenerator cacheKeyGenerator() {
        return new LockKeyGenerator();
    }

}

测试

完成准备事项后，启动 Chapter22Application 自行测试即可，测试手段相信大伙都不陌生了，如 浏览器、postman、junit、swagger，此处基于 postman，如果你觉得自带的异常信息不够友好，那么配上一起来学SpringBoot | 第十八篇：轻松搞定全局异常可以轻松搞定…