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SpringCloud之Config配置中心与Redis分布式锁详解

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SpringCloud之Config配置中心与Redis分布式锁详解

在分布式系统中，配置的统一管理以及分布式锁的实现都是非常重要的一部分。Spring Cloud提供了Config Server和Redis分布式锁这两个强大的功能来支持分布式系统的开发。本文将详细介绍Spring Cloud Config的使用和Redis分布式锁的实现方法。

一、Spring Cloud Config的使用

1.1 简介

Spring Cloud Config提供了一种集中式的外部配置管理方法，用于管理微服务应用、集群应用和分布式系统的各种配置文件。通过它，程序员可以用统一的方式管理各个微服务中的配置信息。该配置信息存储在Git、SVN等版本管理系统中，方便进行版本控制。Spring Cloud Config Server作为配置服务的中心，管理所有的配置信息，各个微服务则通过Config Client从Config Server中读取配置信息。

1.2 Config Server的搭建和配置

首先，在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-config-server</artifactId>
</dependency>

然后，在启动类上添加@EnableConfigServer注解，开启配置服务功能：

@SpringBootApplication
@EnableConfigServer
public class ConfigServerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConfigServerApplication.class,args);
    }
}

接着，在application.properties中配置Git或SVN的地址和用户名密码：

spring.cloud.config.server.git.uri=https://github.com/your-username/your-repo
spring.cloud.config.server.git.username=your-username
spring.cloud.config.server.git.password=your-password

最后，在启动服务后，可以通过以下URL访问配置信息：

http://localhost:8888/{application}/{profile}/{label}

其中，application代表应用名，profile代表环境，如dev、test、prod等，label代表版本。

1.3 Config Client的使用

首先，在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
</dependency>

接着，在启动类上添加@EnableConfiguraitonProperties注解，将配置文件中的配置属性映射到Bean中：

@SpringBootApplication
@EnableConfigurationProperties
public class ConfigClientApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ConfigClientApplication.class,args);
    }
}

在application.properties中配置Config Server的地址：

spring.cloud.config.uri=http://localhost:8888

最后，在需要读取配置信息的地方，使用@Value注解获取配置信息即可：

@Component
public class DemoComponent {
    @Value("${config.name}")
    private String name;

    public void show() {
       System.out.println("name:" + name);
    }
}

1.4 示例：配置中心的综合应用

假设有两个微服务——order和product，都需要读取数据库的配置信息。可以将数据库的配置信息统一存储在配置中心，让order和product从配置中心中读取。

  1. 配置中心的搭建和配置

按照1.2所述的方式，搭建配置中心，并将数据库的配置信息上传到Git版本管理系统中。

  1. order服务的配置

在order服务的配置文件中，添加以下配置：

spring.datasource.url=${spring.cloud.config.uri}/order/mydb
spring.datasource.username=${spring.cloud.config.username}
spring.datasource.password=${spring.cloud.config.password}
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

在启动类上添加注解@EnableDiscoveryClient和@EnableFeignClients使其具有服务注册和服务发现的能力。使用Feign Client调用product服务的接口，查询商品信息：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class OrderServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderServiceApplication.class,args);
    }
} 

// Feign Client
@FeignClient(name="product-service")
public interface ProductClient {
    @GetMapping("/product/{productId}")
    public Product getProduct(@PathVariable("productId") Long productId);
}

// Controller
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    private ProductClient productClient;

    @GetMapping("/{orderId}")
    public Order getOrder(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
       Order order = new Order();
       order.setOrderId(orderId);
       Product product = productClient.getProduct(orderId);
       order.setProduct(product);
       return order;
    }
}
  1. product服务的配置

在product服务的配置文件中，添加以下配置：

spring.datasource.url=${spring.cloud.config.uri}/product/mydb
spring.datasource.username=${spring.cloud.config.username}
spring.datasource.password=${spring.cloud.config.password}
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

在启动类上添加注解@EnableDiscoveryClient以具有服务注册和服务发现的能力。将商品信息存储在内存中，用于返回查询结果：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class ProductServiceApplication {
    public static Map<Long, Product> products = new HashMap<>();

    static {
       Product product1 = new Product(1L, "华为手机P40", 4999.99);
       Product product2 = new Product(2L, "小米电视", 2999.99);
       products.put(product1.getProductId(), product1);
       products.put(product2.getProductId(), product2);
    }

    public static void main(String[] args) {
       SpringApplication.run(ProductServiceApplication.class,args);
    }
} 

// Controller
@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {
    @GetMapping("/{productId}")
    public Product getProduct(@PathVariable("productId") Long productId) {
       Product product = ProductServiceApplication.products.get(productId);
       if(product == null) {
           throw new RuntimeException("Product not found.");
       }
       return product;
    }
}

二、Redis分布式锁的实现方法

2.1 简介

在分布式系统中，为了保证数据的正确性和一致性，需要使用分布式锁来实现资源的互斥访问。Redis是一种高性能的NoSQL数据库，非常适合用于分布式锁的实现。Redis分布式锁的基本思路是通过Redis的SETNX命令来实现互斥访问，同时设置一个过期时间，确保在某些情况下锁被意外释放时不会对程序造成不良的影响。

2.2 实现方法

使用Spring Data Redis连接Redis，并编写加锁和释放锁的代码：

@Component
public class RedisLock {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 加锁
     * @param key 锁的名称
     * @param timeout 锁的有效期
     * @return 锁标识
     */
    public String lock(String key, long timeout) {
        String identifier = UUID.randomUUID().toString();
        long end = System.currentTimeMillis() + timeout;
        while (System.currentTimeMillis() < end) {
            if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, identifier)) {
                redisTemplate.expire(key, timeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
                return identifier;
            }
            try {
                Thread.sleep(100);//等待一段时间后重试
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 释放锁
     * @param key 锁的名称
     * @param identifier 锁标识
     */
    public void unlock(String key, String identifier) {
        while (true) {
            redisTemplate.watch(key);
            if (identifier.equals(redisTemplate.opsForValue().get(key))) {
                redisTemplate.multi();
                redisTemplate.delete(key);
                List<Object> results = redisTemplate.exec();
                if (results == null) {//如果返回null代表执行失败，需要重试
                    continue;
                }
            }
            redisTemplate.unwatch();
            break;
        }
    }
}

2.3 示例：秒杀系统的分布式锁

假设有一个秒杀系统，需实现高并发的订单处理。可以设定一定的抢购时间，并用分布式锁解决订单重复处理的问题。

  1. 设计模型

假设订单数据模型如下：

@Data
public class Order {
    private Long orderId;
    private Long productId;
    private Integer amount;
    private Integer status; // 订单状态：0-未支付，1-已支付
    private LocalDateTime createTime;
    private LocalDateTime updateTime;
}
  1. 创建订单

使用数据库中的库存信息和请求中的抢购数量计算出真实的库存量，然后使用Redis分布式锁保证订单不会重复创建：

@Autowired
private RedisLock redisLock;

@Autowired
private OrderRepository orderRepository;

@Transactional
public Order createOrder(Long productId, Integer amount, long timeout) {
    // 获取分布式锁
    String identifier = redisLock.lock("product_" + productId, timeout);
    if (identifier == null) {
        throw new RuntimeException("No lock available");
    }
    try {
        // 查询库存信息
        Product product = productService.getProduct(productId);
        if (product.getAmount() < amount) {
            throw new RuntimeException("Not enough stock");
        }
        // 扣减库存
        product.setAmount(product.getAmount() - amount);
        productService.updateProduct(product);
        // 创建订单
        Order order = new Order();
        order.setOrderId(System.currentTimeMillis());
        order.setProductId(productId);
        order.setAmount(amount);
        order.setStatus(0);
        order.setCreateTime(LocalDateTime.now());
        order.setUpdateTime(LocalDateTime.now());
        orderRepository.save(order);
        return order;
    } finally {
        // 释放分布式锁
        redisLock.unlock("product_" + productId, identifier);
    }
}
  1. 查询订单

查询订单的流程较为简单，不再赘述。

总结

通过本文的介绍，希望读者能够了解Spring Cloud Config配置中心和Redis分布式锁的使用方法。配置中心用于管理分布式系统中的各种配置信息，避免在每个微服务中都需要进行相同的配置；而Redis分布式锁用于保证互斥访问，避免数据不一致的情况出现。本文还给出了一些示例，希望对读者的实际开发起到一些参考作用。

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