【Springboot知识】Springboot结合redis实现分布式锁

使用Spring Boot结合Redis实现分布式锁，并通过接口注解来控制锁的行为，可以让我们在分布式系统中更加灵活地控制资源访问。以下是一个详细的实现步骤和代码示例，包括注解定义、切面处理、Redis锁实现以及SpEL表达式支持。

实现原理说明

1. 注解定义：定义一个自定义注解@DistributedLock，允许通过SpEL表达式指定锁的值。
2. 切面处理：使用Spring AOP切面在方法执行前后获取和释放Redis锁。
3. Redis锁实现：实现一个简单的Redis分布式锁，利用Redis的SETNX命令和过期时间来实现。
4. SpEL表达式支持：在切面中解析SpEL表达式，获取锁的值。

实现代码

1. 定义注解

首先定义一个自定义注解@DistributedLock，允许通过SpEL表达式指定锁的值。

import java.lang.annotation.*;

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface DistributedLock {
    String value() default ""; // SpEL expression to evaluate lock key
}

2. Redis分布式锁实现

实现一个简单的Redis分布式锁。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class RedisDistributedLock {

    private static final String LOCK_PREFIX = "lock:";
    private final StringRedisTemplate redisTemplate;

    @Autowired
    public RedisDistributedLock(StringRedisTemplate redisTemplate) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
    }

    public boolean tryLock(String lockKey, String requestId, long expireTime, TimeUnit unit) {
        String result = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCK_PREFIX + lockKey, requestId, expireTime, unit);
        return result != null;
    }

    public boolean unlock(String lockKey, String requestId) {
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
                "return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else " +
                "return 0 " +
                "end";
        Object result = redisTemplate.execute(script, Collections.singletonList(LOCK_PREFIX + lockKey), requestId);
        return result.equals(1L);
    }
}

3. AOP切面实现

使用Spring AOP切面在方法执行前后获取和释放Redis锁。

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.expression.MethodBasedEvaluationContext;
import org.springframework.core.DefaultParameterNameDiscoverer;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
import org.springframework.stereotype.Component;

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

@Aspect
@Component
public class DistributedLockAspect {

    @Autowired
    private RedisDistributedLock redisDistributedLock;

    private final ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

    @Around("@annotation(distributedLock)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint, DistributedLock distributedLock) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        Object[] args = joinPoint.getArgs();

        String lockKey = resolveLockKey(distributedLock.value(), method, args);
        String requestId = UUID.randomUUID().toString();

        boolean locked = redisDistributedLock.tryLock(lockKey, requestId, 30, TimeUnit.SECONDS);
        if (locked) {
            try {
                return joinPoint.proceed();
            } finally {
                redisDistributedLock.unlock(lockKey, requestId);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("Could not acquire lock for key: " + lockKey);
        }
    }

    private String resolveLockKey(String spelExpression, Method method, Object[] args) {
        MethodBasedEvaluationContext context = new MethodBasedEvaluationContext(
                null, method, args, new DefaultParameterNameDiscoverer());
        return parser.parseExpression(spelExpression).getValue(context, String.class);
    }
}

4. 配置RedisTemplate

在Spring Boot的配置类中配置StringRedisTemplate。

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        return new StringRedisTemplate(redisConnectionFactory);
    }
}

5. 使用示例

在需要加锁的方法上使用@DistributedLock注解，并通过SpEL表达式指定锁的值。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class DemoController {

    @DistributedLock("#userId")
    @GetMapping("/user")
    public String getUser(@RequestParam String userId) {
        // Simulate some business logic
        return "User: " + userId;
    }
}

总结

通过以上步骤，我们实现了一个基于Spring Boot和Redis的分布式锁，并通过注解和SpEL表达式灵活地指定锁的值。这个实现方案可以用于保护分布式系统中的临界资源，防止并发访问导致的数据不一致问题。

注意事项

1. 锁续期：在实际应用中，可能需要实现锁的续期机制，以防止因业务处理时间较长而导致锁过期。
2. 锁粒度：根据业务场景选择适当的锁粒度，避免锁粒度过大导致的并发性能问题。
3. 异常处理：确保在方法执行过程中捕获并处理所有可能的异常，以防止因异常导致锁未能正确释放。

相关文献

【Spring相关技术】Spring进阶-SpEL深入解读
【Java知识】java基础-开发一个自定义注解
【分布式技术】Redis命令行详细说明