基於Redis的分布式鎖實現

Redis鎖

Redis為單進程單線程模式，採用隊列模式將並發訪問變成串列訪問，且多用戶端對Redis的串連並不存在競爭關係。
SETNX命令（SET if Not eXists）文法：

SETNX key value

若給定的 key 已經存在，則 SETNX 不做任何動作，並返回0。

安全性：保證互斥，在任何時候，只有一個用戶端可以持有鎖
無死結：即使當前持有鎖的用戶端崩潰或者從叢集中被分開了，其它用戶端最終總是能夠獲得鎖。
容錯性：只要大部分的 Redis 節點線上，那麼用戶端就能夠擷取和釋放鎖。 加鎖：

if (conn.setnx(“lock","1").equals(1L)) { return true; } return false; 

解鎖

 conn.del(“lock”);

存在問題： 用戶端崩潰或其他原因導致解鎖失敗時，其他用戶端將再也無法擷取到鎖，造成死結。

SET resource_name my_random_value NX PX 30000 

命令中的NX表示如果Key不存在就添加，存在則直接返回。
PX表示以毫秒為單位設定key的到期時間，這裡是30000ms。
設定到期時間是防止獲得鎖的用戶端突然崩潰掉或其他異常情況，導致Redis中的對象鎖一直無法釋放，造成死結。Key的值需要在所有請求鎖服務的用戶端中，確保是個唯一值。 這是為了保證拿到鎖的用戶端能安全釋放鎖，防止這個鎖對象被其他用戶端刪除。 分布式鎖

舉例: A用戶端拿到對象鎖，但在因為一些原因被阻塞導致無法及時釋放鎖。 因為到期時間已到，Redis中的鎖對象被刪除。
B用戶端請求擷取鎖成功。
C用戶端請求擷取鎖成功。
這時B、C都拿到了鎖，因此分布式鎖失效。 加鎖:

public static String lock(String lockName, long lockTimeout) { String identifier = UUID.randomUUID().toString();if (redis.setnx(lockName, identifier).equals(1L)) {     redis.pexpire(lockName, lockTimeout); } else if (redis.ttl(lockName).equals(-1L)){     redis.pexpire(lockName, lockTimeout); }     return null;}

解鎖：

public static void unlock(String lockName, String identifier) { if (identifier.equals(redis.get(lockName))) { redis.del(lockName);}}

加鎖 參數含義: KEYS[1] ：需要加鎖的key，這裡需要是字串類型。
ARGV[1] ：鎖的逾時時間，防止死結
ARGV[2] ：鎖的唯一標識，也就是剛才介紹的 id（UUID.randomUUID()） + “:” + threadId

// 檢查是否key已經被佔用，如果沒有則設定逾時時間和唯一標識，初始化value=1

if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then   redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);   return nil; end; // 如果鎖重入,需要判斷鎖的key field 都一致情況下 value 加一 if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);//鎖重入重新設定逾時時間 return nil; end; // 返回剩餘的到期時間 return redis.call('pttl', KEYS[1]);

解鎖

參數：
– KEYS[1] ：需要加鎖的key，這裡需要是字串類型。
– KEYS[2] ：redis訊息的ChannelName,一個分布式鎖對應唯一的一個
channelName:“redisson_lock__channel__{” + getName() + “}”
– ARGV[1] ：reids訊息體，這裡只需要一個位元組的標記就可以，主要標記redis的key已經解鎖，再結合redis的Subscribe，能喚醒其他訂閱解鎖訊息的用戶端線程申請鎖。
– ARGV[2] ：鎖的逾時時間，防止死結 – ARGV[3] ：鎖的唯一標識，也就是剛才介紹的 id（UUID.randomUUID()） + “:” + threadId

// 如果key已經不存在，說明已經被解鎖，直接發布（publish）redis訊息

if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end; // key和field不匹配，說明當前用戶端線程沒有持有鎖，不能主動解鎖。 if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then return nil; end;

// 將value減1

    local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); // 如果counter>0說明鎖在重入，不能刪除key if (counter > 0)  then redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]);                             return 0; else // 刪除key並且publish 解鎖訊息 redis.call('del', KEYS[1]);                             redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end; return nil;

高效能 加鎖、解鎖部分使用LUA封裝，確保原子性。

使用PUB/SUB訊息機制，減少申請鎖時的等待時間 安全 鎖帶有逾時時間、鎖的標識唯一，防止死結 鎖設計為可重新進入，避免死結

可重新進入鎖指的是在一個線程中可以多次擷取同一把鎖，如Java中的 ReentrantLock和 synchronized關鍵字

public void get() { lock.lock(); set(); lock.unlock(); } public void set() { lock.lock();lock.unlock(); }