本篇文章是通过watch（监控）+mutil（事务）实现应用于在分布式高并发处理等相关场景。下边先通过redis-cli.exe来测试多个线程修改时，遇到问题及解决问题。

高并发下修改同一个key遇到的问题：

1）定义一个hash类型的key，key为：lock_test，元素locker的值初始化为0。

2）实现高并发下对locker元素的值递增：定义64个多线程，并发的对lock_test元素locker的值进行修改。

package com.dx.es;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import redis.clients.jedis.Jedis;

import redis.clients.jedis.JedisPool;

public class Test_UnLock {

    public static void main(String[] args) {

        final JedisPool pool = RedisUtil.getPool();

        // 获得jedis对象

        Jedis jedis = pool.getResource();

        jedis.hset("lock_test", "locker", "0");

        String val = jedis.hget("lock_test", "locker");

        System.out.println("lock_test.locker的初始值為：" + val);

        jedis.close();

        int threahSize = 64;

        final CountDownLatch threadsCountDownLatch = new CountDownLatch(threahSize);

        Runnable handler = new Runnable() {

            public void run() {

                Jedis jedis = pool.getResource();

                Integer integer = Integer.valueOf(jedis.hget("lock_test", "locker"));

                jedis.hset("lock_test", "locker", String.valueOf(integer + 1));

                jedis.close();

                threadsCountDownLatch.countDown();

            }

        };

        for (int i = 0; i < threahSize; i++) {

            new Thread(handler).start();

        }

        // 等待所有并行子线程任务完成。

        try {

            threadsCountDownLatch.await();

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("complete");

        val = jedis.hget("lock_test", "locker");

        System.out.println(val);

    }

}

RedisUtil.java

package com.dx.es;

import redis.clients.jedis.JedisPool;

import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class RedisUtil {

    public static JedisPool getPool() {

        // 简单创建 Jedis的方法：

        // final Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1",6379);

        // 下边使用线程池的方案：jedis对象是线程不安全的，因此在并发情况下要使用JedisPool,默认情况下jedisPool只支持8个连接，因此在声明JedisPool时要先修改JedisPool的最大连接数

        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();

        // 修改最大连接数

        config.setMaxTotal(32);

        // 声明一个线程池

        JedisPool pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379);

        return pool;

    }

}

此时，会出现以下问题：

  1. A线程获取key的值为0，而B线程也获取jkey的值0，则A把key值递增为1，B线程也实现把key值递增为1。两个线程都执行了key值修改：0到1。
  2. 在1）中最终key修改为了1，但是c线程获取key的值为0（因为c线程读取key值时，a、b线程还未触发修改，因此c线程读取到的值为0），此时d线程读取到的值为1（因为d线程读取key值时，a、b线程已触发修改，一次d线程取到的值为1）。
  3. 此时假设d线程优先触发递增，则在c线程未触发提交之前d线程已经把值修改了2，但是c此时并不知道在它获取到值到修改之前这段时间发生了什么，直接把值修改1。

此时执行打印结果为：

lock_test.locker的初始值為：0

complete

24 #备注：也可能是其他值，可能是正确值64的可能性比较小。

通过watch+mutil解决并发修改的问题：

需要掌握Redis 事务命令：

下表列出了 redis 事务的相关命令：

序号 命令 描述 可用版本
 1  DISCARD

Redis Discard 命令用于取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。

语法 redis Discard 命令基本语法如下：

redis 127.0.0.1:> DISCARD
  >= 2.0.0
 2  EXEC

Redis Exec 命令用于执行所有事务块内的命令。

语法 redis Exec 命令基本语法如下：

redis 127.0.0.1:>Exec
  >= 1.2.0
 3  MULTI

Redis Multi 命令用于标记一个事务块的开始。

事务块内的多条命令会按照先后顺序被放进一个队列当中，最后由 EXEC 命令原子性(atomic)地执行。

语法 redis Multi 命令基本语法如下：

redis 127.0.0.1:>Multi
  >= 1.2.0
 4  UNWATCH

Redis Unwatch 命令用于取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。

语法 redis Unwatch 命令基本语法如下：

redis 127.0.0.1:> UNWATCH
 >= 2.2.0
 5  WATCH

Redis Watch 命令用于监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断

语法 redis Watch 命令基本语法如下：

WATCH key [key ...]
  >= 2.2.0

Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下两个重要的保证：

  • 批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。
  • 收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行。
  • 在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

  • 开始事务。
  • 命令入队。
  • 执行事务。

备注：概念性摘自《http://www.runoob.com/redis/redis-transactions.html》

redis-cli.exe下的事务操作：

# 事务被成功执行

redis 127.0.0.1:6379> MULTI

OK

redis 127.0.0.1:6379> INCR user_id

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> INCR user_id

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> INCR user_id

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> PING

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC

1) (integer) 1

2) (integer) 2

3) (integer) 3

4) PONG

并发情况下使用watch+mutil操作：

事务块内所有命令的返回值，按命令执行的先后顺序排列。 当操作被打断时，返回空值 nil 。

A线程：

# 监视 key ，且事务成功执行

redis 127.0.0.1:6379> WATCH lock lock_times

OK

redis 127.0.0.1:6379> MULTI

OK

redis 127.0.0.1:6379> SET lock "huangz"

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> INCR lock_times

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC

1) OK

2) (integer)

B线程：

# 监视 key ，且事务被打断

redis 127.0.0.1:6379> WATCH lock lock_times

OK

redis 127.0.0.1:6379> MULTI

OK

redis 127.0.0.1:6379> SET lock "joe"        # 就在这时，另一个客户端修改了 lock_times 的值

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> INCR lock_times

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC                  # 因为 lock_times 被修改， joe 的事务执行失败

(nil)

上边演示了A、B线程并发下的watch+mutil操作情况。

解决高并发下修改同一个key遇到的问题：

package com.dx.es;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import redis.clients.jedis.Jedis;

import redis.clients.jedis.JedisPool;

import redis.clients.jedis.Transaction;

public class Test_Lock3 {

    public static void main(String[] args) {

        final JedisPool pool = RedisUtil.getPool();

        // 对测试key赋初始值

        Jedis jedis = pool.getResource();

        jedis.hset("lock_test", "locker", "0");

        String val = jedis.hget("lock_test", "locker");

        System.out.println("lock_test.locker的初始值為：" + val);

        jedis.close();

        int threahSize = 64;

        final CountDownLatch threadsCountDownLatch = new CountDownLatch(threahSize);

        Runnable handler = new Runnable() {

            public void run() {

                Jedis jedis = pool.getResource();

                while (true) {

                    jedis.watch("lock_test");

                    String val = jedis.hget("lock_test", "locker");

                    Integer integer = Integer.valueOf(val);

                    Transaction tx = jedis.multi();

                    tx.hset("lock_test", "locker", String.valueOf(integer + 1));

                    List<Object> exec = tx.exec();

                    if (exec == null || exec.isEmpty()) {

                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + "Error:(" + val + "=>" + (integer + 1) + ")");

                    } else {

                        String values = "";

                        for (int i = 0; i < exec.size(); i++) {

                            values += exec.get(i).toString();

                        }

                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + values + ":(" + val + "=>" + (integer + 1) + ")");

                        break;

                    }

                    try {

                        Thread.sleep(10);

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

                jedis.close();

                threadsCountDownLatch.countDown();

            }

        };

        for (int i = 0; i < threahSize; i++) {

            new Thread(handler).start();

        }

        // 等待所有并行子线程任务完成。

        try {

            threadsCountDownLatch.await();

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("complete");

        val = jedis.hget("lock_test", "locker");

        System.out.println(val);

    }

}

打印结果：

lock_test.locker的初始值為：

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complete

备注：实际应用场景中我这里不是实现自增，上边代码自增目的：测试是否能够在高并发下修改同一个key时实现锁的功能。

实际应用：高并发使用redis同一个key存储统计TOPN结果

需求：

1）拥有多个记录，每条记录数据格式：日期，统计指标1，统计指标2，统计指标3，统计指标4

2）要求分别统计出4个指标的最大值，并记录各自指标最大值时对应的记录。

3）记录中各个字段的模拟公式：

// 数据格式:

// 第一列：日期

// 第二列：f(x) = x*0.7+1(x自然数)      最大值 45.1

// 第三列：f（x）= -x*x+20x+1(自然数)    a=-1,b=20,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-10*10+20*10+1=101

// 第四列：f（x）= -x*x+30x+1(自然数)    a=-1,b=30,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-15*15+30*15+1=445-225+1=221

// 第五列：f（x）= 640/(x+1)(x自然数)    最大值 640

使用mutil+watch实现：

首先，把最终统计结果存储到redis的key（lock_test）中，lock_test是一个hash类型，其中存储四个键值对，每个键值对分别存储各自的指标最大值时对应的记录。

指标配置项存储到FeildConfig.java

    static class FieldConfig {

        private String key;

        private Integer index;

        public String getKey() {

            return key;

        }

        public void setKey(String key) {

            this.key = key;

        }

        public Integer getIndex() {

            return index;

        }

        public void setIndex(Integer index) {

            this.index = index;

        }

        public FieldConfig(String key, Integer index) {

            super();

            this.key = key;

            this.index = index;

        }

    }

在测试类的static构造函数中初始化各自指标在一条记录的中索引位置，及一共包含的指标类型：

public class Test_Lock3 {

    。。。

    final static List<FieldConfig> keys = new ArrayList<FieldConfig>();

    static {

        keys.add(new FieldConfig("101", 1));

        keys.add(new FieldConfig("102", 2));

        keys.add(new FieldConfig("103", 3));

        keys.add(new FieldConfig("104", 4));

    }

    。。。

}

备注：101代表指标1，对应在被统计记录中的第1索引位置（备注：这里索引是对记录按照“,”分割后的数组索引位置）。

制作测试数据：

        List<String> dataItems=new ArrayList<String>();

        // 数据格式:

        // 第一列：日期

        // 第二列：f(x) = x*0.7+1(x自然数)      最大值 45.1

        // 第三列：f（x）= -x*x+20x+1(自然数)    a=-1,b=20,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-10*10+20*10+1=101

        // 第四列：f（x）= -x*x+30x+1(自然数)    a=-1,b=30,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-15*15+30*15+1=445-225+1=221

        // 第五列：f（x）= 640/(x+1)(x自然数)    最大值 640

        for(int x=0;x<threahSize;x++){

            String dataItem = "2018-07-29 00:00:00," + (x*0.7d+1) + "," + (-1d*x*x+20*x+1) + "," + (-1d*x*x+30*x+1) + "," + (640d/(x+1));

            dataItems.add(dataItem);

        }

以下是整体测试代码：

package com.dx.es;

import java.util.ArrayList;

import java.util.HashMap;

import java.util.List;

import java.util.Map;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import redis.clients.jedis.Jedis;

import redis.clients.jedis.JedisPool;

import redis.clients.jedis.Transaction;

public class Test_Lock3 {

    final static JedisPool pool = RedisUtil.getPool();

    final static List<FieldConfig> keys = new ArrayList<FieldConfig>();

    static {

        keys.add(new FieldConfig("101", 1));

        keys.add(new FieldConfig("102", 2));

        keys.add(new FieldConfig("103", 3));

        keys.add(new FieldConfig("104", 4));

    }

    public static void main(String[] args) {

        int threahSize = 64;

        final CountDownLatch threadsCountDownLatch = new CountDownLatch(threahSize);

        Jedis jedis = pool.getResource();

        jedis.del("lock_test");

        List<String> dataItems=new ArrayList<String>();

        // 数据格式:

        // 第一列：日期

        // 第二列：f(x) = x*0.7+1(x自然数)      最大值 45.1

        // 第三列：f（x）= -x*x+20x+1(自然数)    a=-1,b=20,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-10*10+20*10+1=101

        // 第四列：f（x）= -x*x+30x+1(自然数)    a=-1,b=30,c=1 ， 当x=-b/2a时 y 最大值：-15*15+30*15+1=445-225+1=221

        // 第五列：f（x）= 640/(x+1)(x自然数)    最大值 640

        for(int x=0;x<threahSize;x++){

            String dataItem = "2018-07-29 00:00:00," + (x*0.7d+1) + "," + (-1d*x*x+20*x+1) + "," + (-1d*x*x+30*x+1) + "," + (640d/(x+1));

            dataItems.add(dataItem);

        }

        for (int i = 0; i < threahSize; i++) {

            Jedis jedisT = pool.getResource();

            Runnable handler = new MyRunable(jedisT, threadsCountDownLatch, dataItems.get(i));

            new Thread(handler).start();

        }

        // 等待所有并行子线程任务完成。

        try {

            threadsCountDownLatch.await();

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("complete");

        Map<String, String> values = jedis.hgetAll("lock_test");

        jedis.close();

        System.out.println(values);

    }

    static class MyRunable implements Runnable {

        private Jedis jedis = null;

        private CountDownLatch threadsCountDownLatch = null;

        private String newLine = null;

        public MyRunable(Jedis jedis, CountDownLatch threadsCountDownLatch, String newLine) {

            this.jedis = jedis;

            this.threadsCountDownLatch = threadsCountDownLatch;

            this.newLine = newLine;

        }

        public void run() {

            while (true) {

                this.jedis.watch("lock_test");

                Map<String, String> newValues = new HashMap<String, String>();

                Map<String, String> oldValues = this.jedis.hgetAll("lock_test");

                String newValueStr="";

                for (FieldConfig key : keys) {

                    if (oldValues.containsKey(key.getKey())) {

                        Double oldValue = Double.valueOf(oldValues.get(key.getKey()).split(",")[key.getIndex()]);

                        Double newValue = Double.valueOf(newLine.split(",")[key.getIndex()]);

                        if (newValue > oldValue) {

                            newValues.put(key.getKey(), newLine);

                            newValueStr=newLine;

                        } else {

                            newValues.put(key.getKey(), oldValues.get(key.getKey()));

                            newValueStr=oldValues.get(key.getKey());

                        }

                    } else {

                        newValues.put(key.getKey(), newLine);

                        newValueStr=newLine;

                    }

                }

                Transaction tx = this.jedis.multi();

                tx.hmset("lock_test", newValues);

                List<Object> exec = tx.exec();

                if (exec == null || exec.isEmpty()) {

                    //System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + "Error:(" + oldValueStr + "->"+newValueStr+")");

                } else {

                    String values = "";

                    for (int i = 0; i < exec.size(); i++) {

                        values += exec.get(i).toString();

                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + values + ":(" + newLine +"->"+newValueStr+")");

                    break;

                }

                try {

                    Thread.sleep(10);

                } catch (InterruptedException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

            }

            this.jedis.close();

            this.threadsCountDownLatch.countDown();

        }

    }

    static class FieldConfig {

        private String key;

        private Integer index;

        public String getKey() {

            return key;

        }

        public void setKey(String key) {

            this.key = key;

        }

        public Integer getIndex() {

            return index;

        }

        public void setIndex(Integer index) {

            this.index = index;

        }

        public FieldConfig(String key, Integer index) {

            super();

            this.key = key;

            this.index = index;

        }

    }

}

测试：

Thread-:OK:(-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

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Thread-:OK:(-- ::,15.7,-20.0,190.0,29.09090909090909->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,24.099999999999998,-428.0,-98.0,18.823529411764707->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,21.299999999999997,-260.0,30.0,21.333333333333332->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,26.2,-575.0,-215.0,17.2972972972973->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,26.9,-628.0,-258.0,16.842105263157894->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,16.4,-43.0,177.0,27.82608695652174->-- ::,15.0,1.0,201.0,30.476190476190474)

Thread-:OK:(-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

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Thread-:OK:(-- ::,42.3,-2300.0,-1710.0,10.666666666666666->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,43.0,-2399.0,-1799.0,10.491803278688524->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

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Thread-:OK:(-- ::,6.6,97.0,177.0,71.11111111111111->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

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Thread-:OK:(-- ::,32.5,-1124.0,-674.0,13.91304347826087->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

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Thread-:OK:(-- ::,28.299999999999997,-740.0,-350.0,16.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,4.5,76.0,126.0,106.66666666666667->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,5.199999999999999,85.0,145.0,91.42857142857143->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,29.0,-799.0,-399.0,15.609756097560975->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,3.8,65.0,105.0,128.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,29.7,-860.0,-450.0,15.238095238095237->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,11.5,76.0,226.0,40.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,12.899999999999999,52.0,222.0,35.55555555555556->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,9.399999999999999,97.0,217.0,49.23076923076923->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,17.799999999999997,-95.0,145.0,25.6->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

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Thread-:OK:(-- ::,45.099999999999994,-2708.0,-2078.0,10.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,12.2,65.0,225.0,37.64705882352941->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,17.099999999999998,-68.0,162.0,26.666666666666668->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,1.7,20.0,30.0,320.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,23.4,-383.0,-63.0,19.393939393939394->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,14.299999999999999,20.0,210.0,32.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,20.599999999999998,-223.0,57.0,22.06896551724138->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,34.599999999999994,-1343.0,-863.0,13.061224489795919->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,19.9,-188.0,82.0,22.857142857142858->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,3.0999999999999996,52.0,82.0,160.0->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,8.7,100.0,210.0,53.333333333333336->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,8.0,101.0,201.0,58.18181818181818->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

Thread-:OK:(-- ::,25.5,-524.0,-174.0,17.77777777777778->-- ::,1.0,1.0,1.0,640.0)

complete

{
=-- ::,45.099999999999994,-2708.0,-2078.0,10.0, 
102=-- ::,8.0,101.0,201.0,58.18181818181818,
103=2018-07-29 00:00:00,11.5,76.0,226.0,40.0,
104=2018-07-29 00:00:00,1.0,1.0,1.0,640.0
}

参考：《通过Jedis的setnx、multi事务及watch实现三种分布式跨JVM锁的方法代码示例》注意：本章文章中介绍了三种锁的方案，但是这三种方案并不能解决topn的问题，仅供参考。

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