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如何使用Redisson實現(xiàn)分布式鎖？

在分布式系統(tǒng)中，當多個線程（或進程）同時操作同一個資源時，為了保證數(shù)據(jù)一致性問題，所以就需要一種機制來確保在同一時間只有一個線程（或進程）能夠?qū)Y源進行修改，這就是分布式鎖的作用。

分布式鎖是一種在分布式環(huán)境下的鎖實現(xiàn)，它允許在多個進程或服務器之間協(xié)調(diào)對共享資源的訪問或操作。分布式鎖的關(guān)鍵特性是它能夠在集群內(nèi)的不同節(jié)點間保持其鎖定狀態(tài)，使得某一時刻僅有一個客戶端能夠獲取并持有該鎖，從而確保對公共資源的原子性和一致性訪問。

實現(xiàn)分布式鎖的方式有多種，例如基于數(shù)據(jù)庫、Redis、ZooKeeper 等中間件來實現(xiàn)，它們通常依賴于這些中間件提供的事務特性，或者命令語義來達到分布式環(huán)境下的鎖效果。例如，Redis 通過 SETNX 命令配合過期時間可實現(xiàn)一個簡單的分布式鎖方案。

1、SETNX 存在的問題

雖然可以使用 SETNX 命令方便的實現(xiàn)分布式鎖，但是 SETNX 存在以下問題：

死鎖問題：SETNX 如未設(shè)置過期時間，鎖忘記刪了或加鎖線程宕機都會導致死鎖，也就是分布式鎖一直被占用的情況。
鎖誤刪問題：SETNX 設(shè)置了超時時間，但因為執(zhí)行時間太長，所以在超時時間之內(nèi)鎖已經(jīng)被自動釋放了，但線程不知道，因此在線程執(zhí)行結(jié)束之后，會把其他線程的鎖誤刪的問題。
不可重入問題：也就是說同一線程在已經(jīng)獲取了某個鎖的情況下，如果再次請求獲取該鎖，則請求會失敗（因為只有在第一次能加鎖成功）。也就是說，一個線程不能對自己已持有的鎖進行重復鎖定。
無法自動續(xù)期：線程在持有鎖期間，任務未能執(zhí)行完成，鎖可能會因為超時而自動釋放。SETNX 無法自動根據(jù)任務的執(zhí)行情況，設(shè)置新的超時實現(xiàn)，以延長鎖的時間。

那么如何解決以上這些問題呢？這就是今天要講的重點 Redisson，使用 Redisson 框架就可以解決以上這些問題了。

2、什么是 Redisson？

Redisson 是一個開源的用于操作 Redis 的 Java 框架。與 Jedis 和 Lettuce 等輕量級的 Redis 框架不同，它提供了更高級且功能豐富的 Redis 客戶端。它提供了許多簡化 Redis 操作的高級 API，并支持分布式對象、分布式鎖、分布式集合等特性。

Redisson 官網(wǎng)：https://redisson.org/

3、Redisson 特性說明

Redisson 可以設(shè)置分布式鎖的過期時間，從而避免鎖一直被占用而導致的死鎖問題。
Redisson 在為每個鎖關(guān)聯(lián)一個線程 ID 和重入次數(shù)（遞增計數(shù)器）作為分布鎖 value 的一部分存儲在 Redis 中，這樣就避免了鎖誤刪和不可重入的問題。
Redisson 還提供了自動續(xù)期的功能，通過定時任務（看門狗）定期延長鎖的有效期，確保在業(yè)務未完成前，鎖不會被其他線程獲取。

4、Redisson 使用分布式鎖

（1）添加 Redisson 框架支持

如果是 Spring Boot 項目，直接添加 Redisson 為 Spring Boot 寫的如下依賴：

<!-- Redisson -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson-spring-boot-starter -->
<dependency>
  <groupId>org.redisson</groupId>
  <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>3.25.2</version> <!-- 請根據(jù)實際情況使用最新版本 -->
</dependency>

其他項目，訪問 https://mvnrepository.com/search?q=Redisson 獲取具體依賴配置。

（2）配置 RedissonClient 對象

將 RedissonClient 重寫，存放到 IoC 容器，并且配置連接的 Redis 服務器信息。

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class RedissonConfig {
    @Bean
    public RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        // 也可以將 redis 配置信息保存到配置文件
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

（3）創(chuàng)建分布式鎖

Redisson 分布式鎖的操作和 Java 中的 ReentrantLock（可重入鎖）的操作很像，都是先使用 tryLock 嘗試獲取（非公平）鎖，最后再通過 unlock 釋放鎖，具體實現(xiàn)如下：

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@RestController
public class LockController {
    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;
    @GetMapping("/lock")
    public String lockResource() throws InterruptedException {
        String lockKey = "myLock";
        // 獲取 RLock 對象
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        try {
            // 嘗試獲取鎖（嘗試加鎖）（鎖超時時間是 30 秒）
            boolean isLocked = lock.tryLock(30, TimeUnit.SECONDS);
            if (isLocked) {
                // 成功獲取到鎖
                try {
                    // 模擬業(yè)務處理
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    return "成功獲取鎖，并執(zhí)行業(yè)務代碼";
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    // 釋放鎖
                    lock.unlock();
                }
            } else {
                // 獲取鎖失敗
                return "獲取鎖失敗";
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "獲取鎖成功";
    }
}

實現(xiàn)公平鎖

Redisson 默認創(chuàng)建的分布式鎖是非公平鎖（出于性能的考慮），想要把它變成公平鎖可使用以下代碼實現(xiàn)：

RLock lock = redissonClient.getFairLock(lockKey);  // 獲取公平鎖

實現(xiàn)讀寫鎖

Redisson 還可以創(chuàng)建讀寫鎖，如下代碼所示：

RReadWriteLock lock = redissonClient.getReadWriteLock(lockKey); // 獲取讀寫鎖
lock.readLock();  // 讀鎖
lock.writeLock(); // 寫鎖

讀寫鎖的特點就是并發(fā)性能高，它是允許多個線程同時獲取讀鎖進行讀操作的，也就是說在沒有寫鎖的情況下，讀取操作可以并發(fā)執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的并行度。但寫鎖則是獨占式的，同一時間只有一個線程可以獲得寫鎖，無論是讀還是寫都無法與寫鎖并存，這樣就確保了數(shù)據(jù)修改時的數(shù)據(jù)一致性。

實現(xiàn)聯(lián)鎖

Redisson 也支持聯(lián)鎖，也叫分布式多鎖 MultiLock，它允許客戶端一次性獲取多個獨立資源（RLock）上的鎖，這些資源可能是不同的鍵或同一鍵的不同鎖。當所有指定的鎖都被成功獲取后，才會認為整個操作成功鎖定。這樣能夠確保在分布式環(huán)境下進行跨資源的并發(fā)控制。聯(lián)鎖的實現(xiàn)示例如下：

// 獲取需要加鎖的資源
RLock lock1 = redisson.getLock("lock1");
RLock lock2 = redisson.getLock("lock2");
// 聯(lián)鎖
RedissonMultiLock multiLock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2);
try {
    // 一次性嘗試獲取所有鎖
    if (multiLock.tryLock()) {
        // 獲取鎖成功...
    }
} finally {
    // 釋放所有鎖
    multiLock.unlock();
}