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靈活的Redis實(shí)現(xiàn)行鎖
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在并發(fā)編程中，鎖機(jī)制是必不可少的，因?yàn)槎鄠€(gè)線程競爭同一個(gè)資源時(shí)可能會(huì)引起數(shù)據(jù)不一致、死鎖等問題。對(duì)于數(shù)據(jù)庫來說，鎖機(jī)制就顯得非常重要。
Redis是一個(gè)高性能的KEY-Value存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，除了支持基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（String、List、Set、Hash等），還支持發(fā)布訂閱、事務(wù)、Lua腳本等高級(jí)功能。Redis是單線程模型，并通過將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中來實(shí)現(xiàn)高性能。Redis的存儲(chǔ)模型非常簡單，一般采用鍵值對(duì)的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在內(nèi)存中；并支持基本的事務(wù)處理機(jī)制及多種鎖機(jī)制（如分布式鎖等）。Redis提供的鎖機(jī)制有著很多優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用中也得到了廣泛應(yīng)用。
但是，Redis自帶的鎖機(jī)制并不支持行級(jí)鎖，一般是采用了全局鎖或者使用需要客戶端主動(dòng)開啟與關(guān)閉的方式（WATCH + MULTI / EXEC）。這樣顯然是不夠靈活，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中存在的數(shù)據(jù)競爭問題來說，可能會(huì)引發(fā)性能瓶頸及安全隱患，甚至?xí)档土讼到y(tǒng)的可擴(kuò)展性。
本文介紹一種靈活高效的Redis實(shí)現(xiàn)行鎖機(jī)制的方法。其關(guān)鍵點(diǎn)就是使用了Redis的原子操作來實(shí)現(xiàn)行級(jí)鎖。下面，我們將通過一個(gè)簡單的示例來說明。
代碼實(shí)現(xiàn)
我們將使用Python來實(shí)現(xiàn)Redis的行鎖機(jī)制，Python的Redis模塊是一個(gè)Python中使用Redis的標(biāo)準(zhǔn)模塊之一。在這里，我們將使用Redis模塊的pipeline批量處理多個(gè)操作命令。
import redis
import time
class RedisLock(object):
“””
redis行鎖
“””
def __init__(self, host, port, db, password=None):
“””
初始化Redis連接
“””
self.pool = redis.ConnectionPool(host=host, port=port, db=db, password=password)
self.redis_conn = redis.Redis(connection_pool=self.pool)
def lock(self, key, timeout=3):
“””
獲取行鎖
“””
while True:
deadline = time.time() + timeout # 加一個(gè)超時(shí)時(shí)間，避免死鎖
if self.redis_conn.setnx(key, time.time() + timeout):
self.redis_conn.expire(key, timeout)
return True
elif time.time() > float(self.redis_conn.get(key)):
old_value = float(self.redis_conn.getset(key, time.time() + timeout))
if old_value == float(self.redis_conn.get(key)):
self.redis_conn.expire(key, timeout)
return True
time.sleep(0.1)
if time.time() > deadline:
return False
def unlock(self, key):
“””
釋放行鎖
“””
self.redis_conn.delete(key)
上述代碼中，我們使用setnx方法來實(shí)現(xiàn)一個(gè)原子操作，用于獲取鎖。setnx方法可以防止并發(fā)操作的問題，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)線程能夠獲取到鎖。如果獲取鎖成功，則會(huì)將鎖的過期時(shí)間設(shè)置為timeout，并返回True。如果獲取鎖失敗，則會(huì)執(zhí)行獲取鎖失敗的邏輯。
如果鎖key已經(jīng)存在，我們會(huì)用get方法獲取鎖的過期時(shí)間，判斷鎖是否已經(jīng)過期，如果過期，則使用getset方法設(shè)置過期時(shí)間，并獲取舊的過期時(shí)間，如果舊的過期時(shí)間與get方法獲取到的過期時(shí)間相等，則可以認(rèn)為獲取鎖成功。
而如果獲取鎖失敗，則需要等待一段時(shí)間后繼續(xù)嘗試。在這里，我們采用了阻塞一段時(shí)間再重新嘗試的方式，并在一定時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行限制，避免死鎖。
總結(jié)
Redis是一個(gè)高性能的Key-Value存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)置的鎖機(jī)制不支持行鎖。但是，如果我們需要實(shí)現(xiàn)行級(jí)鎖的話，可以使用Redis的原子操作方法來實(shí)現(xiàn)。在這里，我們使用Python對(duì)Redis行鎖進(jìn)行了一個(gè)簡單的演示。在實(shí)際開發(fā)中，我們可以將其封裝成一個(gè)類庫，供其他業(yè)務(wù)流程使用。這樣可以避免數(shù)據(jù)競爭的問題，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和安全性。
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