分布式锁之Redis实现

一.分布式锁简介

    在分布式系统之前，系统中的锁还是单服务器上的锁，比如锁住一个进程中的多线程访问同一资源。如使用

synchronized

来实现。随着系统的发展，到后来分布式应用，有可能同一资源被多台服务器上的不同进程竞争，这种情况下，出现了今天讨论的

分布式锁

。

    目前主流的分布式锁实现方式主要有下面三种：

• 基于数据库的索引和行锁，数据库乐观锁
• 基于Redis的单线程原子操作：setNX
• 基于Zookeeper的临时有序节点

    这里主要介绍Redis的实现。锁需要满足下面的条件：

• 互斥性，只有一个客户端能占有锁，具有排他
• 无死锁，即使发生有客户端无法解锁，也能保证后续其他客户端能加锁，应该有超时或者异常情况下，释放锁

二.Redis实现

1.使用

setnx

实现

    先上代码：

long now = System.currentTimeMillis();
// 使用 setNx 加锁，保证操作的原子性
boolean result = SUCCESS.equals(jedis.setnx(lockName,String.valueOf(now + expire*1000)));
// 下面的if主要是解决死锁问题
if(!result){
    String timestamp = jedis.get(lockName);
    // 如果设置过期时间失败的话，再通过value的时间戳来和当前时间戳比较，防止出现死锁
    if(timestamp!=null && Long.parseLong(timestamp)<now){
        // 通过 getSet 在发现锁过期未被释放的情况下，避免删除了在这个过程中有可能被其余的线程获取到了锁
        //锁已过期，获取上一个锁的过期时间，并设置现在锁的过期时间
        String oldValue = jedis.getSet(lockName,String.valueOf(now + expire*1000));
        if(oldValue!=null && oldValue.equals(timestamp)){
            result = true;
            jedis.expire(lockName,expire);
        }
    }
}
if(result){
    jedis.expire(lockName,expire);
}
return result;           

    使用 setnx 实现加锁，其中key是锁，value是锁的过期时间。加了时间戳比较，防止出现死锁情况。

    细心的朋友可能也会发现还是存在下面的问题：

• 时间戳同步问题。客户端自己生成过期时间，所以需要强制要求分布式下每个客户端的时间必须同步
• 当锁过期的时候，如果多个客户端同时执行 getSet ，最终只有一个客户端可以加锁，但是这个客户端的锁的过期时间可能被其他客户端覆盖
• 锁不具备拥有者标识，即任何客户端都可以解锁

    所以就有了第2种实现方式。

2.使用

set "NX" "PX"

    实现如下：

public static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
public static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
// "NX" 当key不存在时，我们进行set操作；若key已经存在，则不做任何操作
//"PX" 给key加一个过期时间
String result = jedis.set(lockName, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expire*1000);
if(LOCK_SUCCESS.equals(result)){
    return true;
}
return false;           

3.解锁实现

    解锁的时候，主要思想就是在

redis

里面执行一段

Lua

脚本。

    为什么使用Lua脚本？

    保证操作的原子性。eval命令执行Lua代码的时候，Lua代码将被当成一个命令去执行，并且直到eval命令执行完成，Redis才会执行其他命令。另外，开源Redisson中的分布式锁就是Lua实现，我后面会有一篇文章分析Redisson分布式锁的实现。

// KEYS[1] lockName 锁名称 ARGV[1] 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(lockName), Collections.singletonList(requestId));
if (SUCCESS.equals(result)) {
    return true;
}
return false;           

三.其他Redis实现

    Redisson提供了一种可重入的分布式锁的实现--RedissonLock。

    使用示例：

RLock dlock = client.getLock(lockName);
boolean result = false;
try {
    // expire 等待时间 leaseTime 超时时间
    result = dlock.tryLock(expire, 20, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (dlock.isLocked()) {
        dlock.unlock();
    }
}
return result;           

    相关的实现和示例代码放到了Github上，

redis-usage

.