redis乐观锁与悲观锁怎么使用

1.引言

分布式锁是面向并发编程的必备技术之一。在实际业务场景中，一般采用悲观锁或者乐观锁来保证分布式环境下数据的一致性和线程安全性。本文将介绍一种流行的分布式数据存储服务Redis的乐观锁和悲观锁的使用方法。

2.Redis悲观锁

2.1 什么是悲观锁

“悲观锁”是指在整个操作过程中，将数据处于锁定状态，以防止其他进程同时修改同一份数据。锁定期间，其他进程需要等待，知道获得该数据的锁才能操作。一般来说，悲观锁是基于数据库的锁机制实现的。

2.2 Redis悲观锁的实现原理

Redis虽然是一个Key-Value数据库，但是它支持Complex Data类型（如List、Set、Hash等），这些数据类型是可以被多个客户端并发访问。Redis为此提供了单独的原子命令，如SETNX（分布式锁的实现）和GETSET（多个客户端竞争资源的原子更新操作）。其中，SETNX（SET if Not eXists）是一个原子性命令，它可用于实现分布式锁。当我们调用SETNX方法时，Redis会尝试向指定的key写入指定的value，只有在该key不存在的情况下才会执行写入。如果写入成功了，则表示当前客户端已拥有了该分布式锁，其他进程在获得锁之前都需要等待。如果写入失败了，则表示有另外的进程已经获得了该锁，当前进程需要等待释放锁后重新尝试获取锁。在Redis中，我们可以使用以下代码实现悲观锁。

if (redis.setnx(key,value) == 1) {
    redis.expire(key,timeout);
    //获取锁成功
} else {
    //获取锁失败
}

2.3 代码实现

下面是一个使用Redis悲观锁来实现分布式环境下商品库存减法操作的示例。在这个示例中，我们使用了Java的Jedis库。为了保证线程安全性和代码的简洁性，我们使用了Lambda表达式：

public boolean reduceStock(String key,int num) {
    try(Jedis jedis = jedisPoolResource().getResource()) {
        final String lockKey = key + "_stock_lock";
        int timeout = 3000;
        //获取分布式锁
        String identifier = UUID.randomUUID().toString();
        boolean locked = jedis.setnx(lockKey,identifier) == 1;
        if (locked) {
            //设置分布式锁超时时间
            jedis.expire(lockKey,timeout);
            //获得锁成功
            int stock = Integer.parseInt(jedis.get(key));
            if (stock >= num) {
                //库存足够，扣减库存，并释放锁
                jedis.decrBy(key,num);
                jedis.del(lockKey);
                return true;
            } else {
                //库存不足，释放锁
                jedis.del(lockKey);
                return false;
            }
        } else {
            //获得锁失败
            return false;
        }
    }
}

3.Redis乐观锁

3.1 什么是乐观锁

乐观锁是一种基于版本号机制实现的锁，它假设同一时间修改数据的线程比较少，因此不会出现线程冲突的情况。在数据操作之前，获取数据版本号，在操作完成后，将数据提交到数据库时，会对当前版本号进行比对。如果提交的版本号与当前版本号一致，则操作成功。如果提交的版本号与当前版本号不一致，则表示操作过程中数据被其他进程修改，此时需要回滚重试。在实现乐观锁的过程中，我们可以基于CAS机制，使用watch、multi、exec命令序列来保证原子性。

3.2 Redis乐观锁的实现原理

在Redis中，乐观锁也是基于watch、multi、exec命令序列实现的，并且Redis提供了INCRBY、DECRBY、HMSET、HINCRBY等原子命令来实现数据版本号的操作。在使用乐观锁的情况下，Redis内部会维护多个版本号，每次修改值之后，会将当前值和版本号一起存储在Redis中。当客户端更新这个值之前，必须检查这个值的版本号是否正确（即检查之前获取的值和版本号是否与当前值和版本号匹配）。只有在版本号匹配的情况下，才执行更新操作。在Redis中，我们可以使用以下代码实现乐观锁。

watch key //监视指定key
beginTransaction() //开启事务，进入MULTI模式
value = redis.get(key)
value += 1
version = redis.get(key + "_version")
version += 1
//执行假设操作
if(redis.compareAndSet(key,value,version)) {
    //操作成功
    exec //执行事务
} else {
    //操作失败
    discard //回滚事务
}

3.3 代码实现

下面是一个使用Redis乐观锁来实现分布式环境下商品抢购的示例。在这个示例中，我们使用了Java的Lettuce库，这个库是Redis官方推荐的用于Java开发的Redis客户端:

public boolean purchase(String key,int num) throws InterruptedException {
    try(StatefulRedisConnection connection = redisClient.connect()) {
        final String versionKey = key + "_version";
        final String stockKey = key + "_stock";
        final RedisCommands redisCommands = connection.sync();
        //开启事务，进入MULTI模式
        while (true) {
            redisCommands.watch(versionKey,stockKey);
            int version = Integer.parseInt(redisCommands.get(versionKey));
            int stock = Integer.parseInt(redisCommands.get(stockKey));
            if (stock >= num) {
                //库存足够，执行抢购操作
                redisCommands.multi();
                redisCommands.decrBy(stockKey,num);
                redisCommands.incr(versionKey);
                List