Redis 分布式锁（14）

兜兜毛毛

发布于 2021-05-18 10:56:10

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发布于 2021-05-18 10:56:10

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什么是分布式锁

在分布式系统中，有些业务场景会用到分布式锁，实现分布式锁的方式有很多，本篇主要讲根据Redis如何来实现。

首先我们要知道分布式锁的一些基本特点:

互斥性：只有一个客户端可以持有锁
不会产生死锁：即使持有锁的客户端崩溃，也能保证后续其他客户端可以获得锁
只有持有这把锁的客户端才能解锁

下边我们通过几个例子来说明分布式锁为什么需要以上3个特点。

不加客户端校验解锁

/**
 * 使用jedis客户端实现分布式锁
 * @Author: maomao
 * @Date: 2021-04-27 08:42
 */
public class DistLock {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param value 值
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String value, String requestId, int expireTime) {
        // set支持多个参数 NX（not exist） XX（exist） EX（seconds） PX（million seconds）
        String result = jedis.set(lockKey, value, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 直接删除解锁，未判断客户端ID，会导致其他客户端把锁释放
     * @param jedis
     * @param lockKey
     */
    public static void releaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) {
        jedis.del(lockKey);
    }
}

上边代码是一个不验证客户端的例子，加锁是没有问题的，但在解锁时会有很大的问题。

通过上图可以看到，因为没有校验客户端逻辑，Thread B可以直接解锁，而Thread A程序还未执行完，但已被解锁，造成锁失效。如果此时有其他客户端加锁是可以加锁成功的。

那我们可以在代码中增加一个客户端校验不就可以了？

加客户端校验解锁

   /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识-修改此处为客户端唯一标致
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
        // set支持多个参数 NX（not exist） XX（exist） EX（seconds） PX（million seconds）
        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

   /**
     * 增加锁判断，但因判断与删除不是原子操作，在并发场景时，会导致错误删除
     * @param jedis
     * @param lockKey
     * @param requestId
     */
    public static void releaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
        // 判断加锁与解锁是不是同一个客户端
        if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) {
            // 若在此时，这把锁突然不是这个客户端的，则会误解锁
            // 两个操作不能保证原子性
            jedis.del(lockKey);
        }
    }

在解锁代码中可以看到，我们也增加了客户端标志校验应该可以解决客户端校验问题了吧？其实并没有，我们要知道对redis来说，每个命令都是原子的，你的get与del方法是两个命令，无法保证原子操作。也就是我们多线程中常见的i++;操作，其实他是由3个操作执行。

那我们如何确保get与del的原子操作呢？我们可以使用lua脚本来实现。上述代码我们可以调整为一个lua脚本。

   /**
     * 释放分布式锁，使用lua脚本删除，可确保判断与删除的原子操作
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

通过增加客户端校验与解锁的原子性就可以实现安全的解锁。

有了上边的方式是不是就可以确保分布式锁的全部问题了？并不是，还有一种场景没有考虑到。

程序执行时间超出锁的过期时间

如果我们的加锁程序执行时间超出锁过期时间时，就会导致分布式锁失效。此时其他客户端是可以获得到锁的。如下图：

那么这种问题如何解决呢？

Redission

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid），提供了分布式和可扩展的Java数据结构，比如分布式对象，分布式集合（Map、List、Queue、Set），分布式锁等等功能，不需要自己去运行一个服务实现。

Redisson官网

Redisson Git地址

Redission是由一个中国人与俄罗斯人共同发起的，所以中文文档比较详细。

使用Redission实现分布式锁

使用Redission可以很简单的实现分布式锁，代码如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //设定锁标志
        //会在redis中创建一个Hash，Key是客户端UUID，value是锁重入次数
        RLock rLock = redissonClient.getLock("lockKey");
        // 最多等待100秒、上锁10s以后自动解锁
        if(rLock.tryLock(100,10, TimeUnit.SECONDS)){
            System.out.println("获取锁成功，此时可以查看redis中的数据！");
        }
        //线程等待后可在redis中查到
        Thread.sleep(20000);
        rLock.unlock();
}