基于Redis实现分布式锁剖析

之前的文章《分布式锁详解 - 分别利用Zookeeper和数据库实现分布式锁》&＃xff0c;由于篇幅太长&＃xff0c;又碰上加班时间不够充裕&＃xff0c;所以没有把Redis的实现也顺带进去&＃xff0c;特此做一些利用Redis实现分布式锁的分析。

PS&＃xff1a;让我做选择的话&＃xff0c;分布式锁的选择还是更愿意选择利用Zookeeper去实现的。
原因的话可以参考下面这张图&＃xff1a;

一、关于Redis分布式锁的基础知识

1、缓存有效期&＃xff1a;

redis中的数据&＃xff0c;不一定都是持久化的&＃xff1b;为存储元素设置生存时间&＃xff0c;当元素过期时&＃xff0c;会被自动删除。&＃xff08;主要是为了防止死锁&＃xff0c;一般生存时间设定为业务操作时间的两倍基本就可以了&＃xff09;

2、SETNX命令&＃xff1a;

SETNX key value&＃xff0c;将key的值设为value&＃xff0c;当且仅当key不存在。若给定的key已经存在&＃xff0c;则 SETNX 不做任何动作。SETNX是 【 SET if Not eXists 】的简写。&＃xff08;SETNX 命令就是用来保证设置失效时间和插入值是原子操作&＃xff0c;如果不是原子执行就可能设置完key&＃xff0c;在设置过期时间的时候系统挂机&＃xff0c;就会导致死锁问题&＃xff09;

3、lua脚本

轻量小巧的脚本语言&＃xff0c;用于支持redis操作序列的原子性。

PS:如果对Redis不是很熟悉的话&＃xff0c;建议还是要去学习一下的&＃xff0c;现在基本大部分的互联网公司都离不开Redis的掌握。此处顺便分享一个Redis的学习路线图给大家。

二、Redis实现分布式锁

还是和上一篇文章一样&＃xff0c;Redis实现抽象锁AbstractLock&＃xff0c;然后拓展其抽象方法。
AbstractLock.java

import java.util.concurrent.locks.Lock;/*** &＃64;author WangCw* &＃64;create 2019-04-22 19:52* &＃64;description**/
public abstract class AbstractLock implements Lock {public void getLock(){//尝试获取锁资源if(tryLock()){System.out.println("获取Lock锁的资源 #####");} else {//等待waitLock();//重新获取锁资源&＃xff08;等待后递归获取锁&＃xff09;getLock();}}//获取锁资源public abstract boolean tryLock();//等待public abstract void waitLock();//释放锁public abstract void unLock();}

1、项目引入Redis相关依赖信息&＃xff1a;spring-data-redis&＃xff08;Spring整合Redis一些信息&＃xff09;和jedis&＃xff08;Redis客户端&＃xff09;。

2、Jedis连接池的配置&＃xff1a;

3、实现&＃xff1a;

class RedisLock extends AbstractLock{//随机值&＃xff0c;保证每个线程随机值独立ThreadLocal<String> local &＃61; new ThreadLocal<>();//获取锁的方法 ---> 插入一个元素&＃xff0c;成功返回true&＃xff0c;否则falsepublic boolean tryLock(){//产生随机值String uuid &＃61; UUID.randomUUID.toString();local.set(uuid);//获取redis的原始链接Jedis jedis &＃61; (Jedis) factory.getConnection().getNativeConnection();//使用setNx命令请求写值&＃xff0c;并设置失效时间String ret &＃61; jedis.set(KEY, uuid, "NX", "PX", 1000);//返回"OK"意味着加锁成功if("OK".equals(ret)){return true}return false; }// 等待获取锁的方法&＃xff0c;一段缓存时间&＃xff0c;防止系统频繁去获取锁public void waitLock() throw Exception{Thread.sleep(3000);}//释放锁 ---> 借助lua脚本删除加锁时添加的元素&＃xff0c;保证操作原子性public void unLock() throw Exception{//读取lua脚本String script &＃61; FileUtils.readFileByLines("C://unlock.lua");//获取redis的原始链接Jedis jedis &＃61; (Jedis) factory.getConnection().getNativeConnection();//通过jedis去执行Lua脚本jedis.eval(script, Array.asList(KEY), Arrays.asList(local.get()));}}


其中上面的lua脚本如下即可&＃xff1a;

if redis.call("get", KEYS[1]) &＃61;&＃61; ARGV[1] thenreturn redis.call("del", KEYS[1])
elsereturn 0
end

Redisson分布式锁

上面实现的Redis分布式存在一个大问题&＃xff1a;假设设置失效时间10秒&＃xff0c;如果由于某些原因导致10秒还没执行完任务&＃xff0c;这时候锁自动失效&＃xff0c;导致其他线程也会拿到分布式锁。面对这种情况&＃xff0c;就需要通过一个守护线程&＃xff0c;定时检测持有锁的线程是否还在正常做业务&＃xff0c;如果是就给分布式锁的过期时间进行续命。实现起来相当复杂。这个时候&＃xff0c;就可以借助Redisson。

Redisson是一个在Redis的基础上实现的&＃xff0c;基于Netty封装了一些利用了Redis特性的工具&＃xff0c;让我们可以更高效、更简便的使用Redis。

业界大部分基于Redis的分布式锁都是由Redisson实现的&＃xff0c;看看他的使用吧&＃xff1a;

RLock lock &＃61; redisson.getLock("lock-xxxx");
try{加锁方式一&＃xff1a;最常见的使用方法&＃xff0c;默认30秒过期&＃xff0c;watch dog(看门狗)每过10秒检测一次线程情况&＃xff0c;进行续锁lock.lock();加锁方式二&＃xff1a;支持过期解锁功能,10秒钟以后自动解锁, 无需调用&＃96;unlock()&＃96;方法手动解锁lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);加锁方式三&＃xff1a;尝试加锁&＃xff0c;最多等待3秒&＃xff0c;上锁以后10秒自动解锁。boolean res &＃61; lock.tryLock(3, 10, TimeUnit.SECONDS);if(res){// 加锁成功&＃xff0c;do your business}
finally {解锁方式&＃xff1a;lock.unlock();
}

是不是非常简单&＃xff0c;直接通过引入Redisson&＃xff0c;获取到Rlock&＃xff0c;剩下的操作就跟我们Java单机锁的使用方式基本相差无几了。

Redisson的两个特性&＃xff1a;

1、加锁机制

• 线程去获取锁&＃xff0c;获取成功: 执行lua脚本&＃xff0c;保存数据到redis数据库。
• 线程去获取锁&＃xff0c;获取失败: 一直通过while循环尝试获取锁&＃xff0c;获取成功后&＃xff0c;执行lua脚本&＃xff0c;保存数据到redis数据库。

2、watch dog自动延期机制
当我们使用lock.lock();方法进行加锁时&＃xff0c;默认锁的过期时间是30秒。Redisson会启动一个watch dog(看门狗)后台线程&＃xff0c;以锁超时时间 / 3 &＃61; 30/3&＃61;10s作为周期&＃xff08;每过10秒检测一次&＃xff09;&＃xff0c;检测持有锁的线程是否还在执行业务&＃xff0c;还在执行&＃xff0c;就进行锁的续期。也就是说&＃xff0c;如果一个拿到锁的线程一直没有完成业务逻辑&＃xff0c;那么看门狗会帮助线程不断的延长锁超时时间&＃xff0c;锁不会因为超时而被释放。默认情况下&＃xff0c;看门狗的续期时间是30s&＃xff0c;也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。