1.前言
對(duì)于Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的幾種方案這個(gè)話題，展開(kāi)之前我想先簡(jiǎn)單聊聊什么是分布式鎖，分布式鎖的使用場(chǎng)景，除了Redis外還有什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式鎖等一系列內(nèi)容。
1.1分布式鎖
說(shuō)大一點(diǎn)，就是在現(xiàn)在發(fā)展越來(lái)越迅速的大背景下，去中心化分布式系統(tǒng)越來(lái)越普及，在我們實(shí)際的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)當(dāng)中，有一種不可避免的場(chǎng)景就是多個(gè)進(jìn)程互斥的對(duì)其資源的使用，為了保證數(shù)據(jù)不重復(fù)，要求在同一時(shí)刻，同一任務(wù)只在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，且保證在多進(jìn)程下的數(shù)據(jù)安全，分布式鎖就十分重要了。
1.2分布式鎖的幾種方案
方式有很多種，根據(jù)技術(shù)角度的不同
有基于MySQL的方式，通過(guò)表的唯一索引，通過(guò)insert和delete就可以實(shí)現(xiàn)加鎖和解鎖的效果；
有基于zookeeper的方式，通過(guò)創(chuàng)建臨時(shí)有序節(jié)點(diǎn)，判斷創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)序號(hào)是否最小。若是，則表示獲取到鎖，不是，則watch /lock目錄下序號(hào)比自身小的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，解鎖只需要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)；
有基于Redis的方式。通過(guò)執(zhí)行setnx，若成功再執(zhí)行expire添加過(guò)期時(shí)間的方式加鎖，解鎖執(zhí)行delete命令。
方式有很多，不一一列舉了。
1.3Redis分布式鎖需要滿足的條件
- 互斥性。在任意時(shí)刻，只有一個(gè)客戶端能持有鎖。
- 不發(fā)生死鎖。即使有一個(gè)客戶端在持有鎖的期間崩潰而沒(méi)有主動(dòng)解鎖也能保證后續(xù)其他客戶端能加鎖。
- 同一性。加鎖和解鎖必須是同一個(gè)客戶端，客戶端自己不能把別人加的鎖給解了，即不能誤解鎖。
- 容錯(cuò)性。只要大多數(shù)Redis節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行，客戶端就能夠獲取和釋放鎖。
2.Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的幾種方案
可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)（包括但不限于）：
- SETNX + EXPIRE
- SETNX + value（系統(tǒng)時(shí)間+過(guò)期時(shí)間）
- 通過(guò)開(kāi)源框架-Redisson
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)說(shuō)，用Java代碼演示：
2.1 SETNX + EXPIRE
setnx（SET IF NOT EXISTS）+ expire命令。先用setnx來(lái)?yè)屾i，如果搶到鎖，再用expire給鎖設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間，這樣持有鎖超時(shí)時(shí)釋放鎖，防止鎖忘記釋放。但此時(shí)setnx和expire兩個(gè)命令無(wú)法保證原子性，例如：
if（jedis.setnx(key_resource_id,lock_value) == 1）{ //加鎖
expire（key_resource_id，100）; //設(shè)置過(guò)期時(shí)間
try {
//業(yè)務(wù)代碼塊
}catch() {
}finally {
jedis.del(key_resource_id); //釋放鎖
}
}2.2 SETNX + value（系統(tǒng)時(shí)間+過(guò)期時(shí)間）
可以把過(guò)期時(shí)間放到setnx的value值里面。如果加鎖失敗，再拿出value值校驗(yàn)一下即可。加鎖代碼如下：
long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime; //系統(tǒng)時(shí)間+設(shè)置的過(guò)期時(shí)間
String expiresStr = String.valueOf(expires);
// 如果當(dāng)前鎖不存在，則加鎖成功
if (jedis.setnx(key_resource_id, expiresStr) == 1) {
return true;
}
// 如果鎖已經(jīng)存在，獲取鎖的過(guò)期時(shí)間
String currentValueStr = jedis.get(key_resource_id);
// 如果獲取到的過(guò)期時(shí)間，小于系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，表示已經(jīng)過(guò)期
if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
// 鎖已過(guò)期，獲取上一個(gè)鎖的過(guò)期時(shí)間，并設(shè)置現(xiàn)在鎖的過(guò)期時(shí)間
String oldValueStr = jedis.getSet(key_resource_id, expiresStr);
if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
// 考慮多線程并發(fā)的情況，只有一個(gè)線程的設(shè)置值和當(dāng)前值相同，它才可以加鎖
return true;
}
}
//其他情況均返回加鎖失敗
return false;
2.3 通過(guò)開(kāi)源框架-Redisson
那么此時(shí)就要去想了，如果已經(jīng)超過(guò)了加鎖的過(guò)期時(shí)間，可是業(yè)務(wù)還沒(méi)執(zhí)行完成，這個(gè)時(shí)候怎么做呢？是把過(guò)期時(shí)間延長(zhǎng)嗎？顯然不合理，可以通過(guò)開(kāi)源框架-Redisson優(yōu)化這個(gè)問(wèn)題，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Redisson就是當(dāng)一個(gè)線程獲得鎖以后，給該線程開(kāi)啟一個(gè)定時(shí)守護(hù)線程，每隔一段時(shí)間檢查鎖是否還存在，存在則對(duì)鎖的過(guò)期時(shí)間延長(zhǎng)，防止鎖過(guò)期提前釋放。假設(shè)兩個(gè)線程爭(zhēng)奪統(tǒng)一公共資源：線程A獲取鎖，并通過(guò)哈希算法選擇節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行Lua腳本加鎖，同時(shí)其看門(mén)狗機(jī)制會(huì)啟動(dòng)一個(gè)watch dog（后臺(tái)線程），每隔10秒檢查線程，如果線程A還持有鎖，那么就會(huì)不斷的延長(zhǎng)鎖key的生存時(shí)間。線程B獲得鎖失敗，就會(huì)訂閱解鎖消息，當(dāng)獲取鎖到剩余過(guò)期時(shí)間后，調(diào)用信號(hào)量方法阻塞住，直到被喚醒或等待超時(shí)。一旦線程A釋放了鎖，就會(huì)廣播解鎖消息。于是，解鎖消息的監(jiān)聽(tīng)器會(huì)釋放信號(hào)量，獲取鎖被阻塞的線程B就會(huì)被喚醒，并重新嘗試獲取鎖。
Redisson 支持單點(diǎn)模式、主從模式、哨兵模式、集群模式，假設(shè)現(xiàn)為單點(diǎn)模式：
//構(gòu)造Config
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://ip:port").setPassword("Password.~#").setDatabase(0);
//構(gòu)造RedissonClient
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
//獲取鎖實(shí)例
RLock rLock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
//獲取鎖,waitTimeout為最大等待時(shí)間，超過(guò)這個(gè)值，則認(rèn)為獲取鎖失敗。leaseTime為鎖的持有時(shí)間
boolean res = rLock.tryLock((long)waitTimeout, (long)leaseTime, TimeUnit.SECONDS);
if (res) {
//業(yè)務(wù)塊
}
} catch (Exception e) {
}finally{
//解鎖
rLock.unlock();
}
3.小結(jié)
Redis的分布式鎖實(shí)現(xiàn)方式有很多，這里不一一列舉了，有機(jī)會(huì)再展開(kāi)Lua腳本、分布式鎖Redlock等內(nèi)容。
