分布式锁简介

Redis因为单进程、性能高常被用于分布式锁；锁在程序中作用是同步工具，保证共享资源在同一时刻只能被一个线程访问。

 

 

Java中经常用的锁synchronized、Lock，但是Java的锁智能保证单机的时候有效，分布式集群环境就无能为力了，这时候需要用到分布式锁。

 

分布式锁，就是分布式项目开发中用到的锁，用来控制分布式系统之间同步访问共享资源，一般来说，分布式锁满足几个特性：

 

1. 互斥性：在任何时刻，对于同一条数据，只有一台应用可以获取到分布式锁；

2. 高可用性：在分布式场景下，一小部分服务器宕机不影响正常使用，这种情况就需要将提供分布式锁的服务以集群的方式部署；

3. 防止锁超时：如果客户端没有主动释放锁，服务器会在一段时间之后自动释放锁，避免死锁的产生；

4. 独占性：加锁解锁必须由一台服务器惊醒，也就是锁的持有者才可以释放锁；

5. 可重入性：在同一个节点进程内，同一个线程可多次获取锁；

实现分布式锁的工具还有db、zookeeper、RedisLockRegistry，但操作大致也是：加锁、解锁、锁超时。

 

实现锁的命令

1. setnx(set if not exists),setnx key value；设置成功返回1，否则返回0；

 

问题：为了防止致命的问题，key没有过期时间，除非手动删除key或者获取锁后设置过期时间，不然其他线程永远拿不到锁；

 

解决：给key加过期时间，让线程获取锁的时候并且设置过期时间；

 

问题：加锁、锁超时分两步不是原子性操作，可能获取锁成功但设置时间失败；

 

2. setex，setex key seconds value;将值value关联到Key，并将Key的生存时间设为seconds（以秒为单位）。如果key存在，setex命令将覆写旧值；这两步是原子性会在同一时间完成；

 

3. psetex,psetex key milliseconds value，与setex相似，以毫秒为单位设置key的生存时间；

 

从Redis 2.6.12版本开始，set命令可以通过参数来实现setnx,setex,psetex三个命令相同的效果，如set key value nx ex seconds

 

伪代码工具类实现锁的基础方法

public class RedisLockUtil {

 

    private String LOCK_KEY = "redis_lock";

 

    // key的持有时间，5ms

    private long EXPIRE_TIME = 5;

 

    // 等待超时时间，1s

    private long TIME_OUT = 1000;

 

    // redis命令参数，相当于nx和px的命令合集

    private SetParams params = SetParams.setParams().nx().px(EXPIRE_TIME);

 

    // redis连接池，连的是本地的redis客户端

    JedisPool jedisPool = new JedisPool("127.0.0.1", 6379);

 

    /**

     * 加锁

     *

     * @param id

     * 线程的id，或者其他可识别当前线程且不重复的字段

     * @return

     */

    public boolean lock(String id) {

        Long start = System.currentTimeMillis();

        Jedis jedis = jedisPool.getResource();

        try {

            for (;;) {

                // SET命令返回OK ，则证明获取锁成功

                String lock = jedis.set(LOCK_KEY, id, params);

                if ("OK".equals(lock)) {

                    return true;

                }

                // 否则循环等待，在TIME_OUT时间内仍未获取到锁，则获取失败

                long l = System.currentTimeMillis() - start;

                if (l >= TIME_OUT) {

                    return false;

                }

                try {

                    // 休眠一会，不然反复执行循环会一直失败

                    Thread.sleep(100);

                } catch (InterruptedException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        } finally {

            jedis.close();

        }

    }

 

    /**

     * 解锁

     *

     * @param id

     * 线程的id，或者其他可识别当前线程且不重复的字段

     * @return

     */

    public boolean unlock(String id) {

        Jedis jedis = jedisPool.getResource();

        // 删除key的lua脚本

        String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then" + " return redis.call('del',KEYS[1]) " + "else"

            + " return 0 " + "end";

        try {

            String result =

                jedis.eval(script, Collections.singletonList(LOCK_KEY), Collections.singletonList(id)).toString();

            return "1".equals(result);

        } finally {

            jedis.close();

        }

    }

}

测试demo

 

public class RedisLockDemo {

    private static RedisLockUtil demo = new RedisLockUtil();

    private static Integer NUM = 101;

 

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 100; i++) {

            new Thread(() -> {

                String id = Thread.currentThread().getId() + "";

                boolean isLock = demo.lock(id);

                try {

                 // 拿到锁的话，就对共享参数减一

                    if (isLock) {

                        NUM--;

                        System.out.println(NUM);

                    }

                } finally {

                 // 释放锁一定要注意放在finally

                    demo.unlock(id);

                }

            }).start();

        }

    }

}

//100

//99

//98

//...

一个健全的分布式锁要考虑的方面很多，一般使用开源工具（zookeepre,db,Redisson等)

 

Redis实现分布式锁的缺陷

客户端长时间阻塞导致锁失效问题

客户端1的到锁，因网络问题或gc等原因导致长时间阻塞，然后业务程序还没执行完就过期了，这时候客户端2也能正常拿到锁，可能会导致线程安全问题。

 

非原子性操作

误删锁

项目中常使用的Redis分布式锁

RedisLockRegistry是 Spring-Integration 集成工具包项目提供的基于 Redis 的分布式锁管理器

 

基于 Redis 的分布式锁实现，主要是依托 get 和 setnx 的方法，再包裹一层本地的可重入锁实现。