Redis分布式非公平锁详解

前言

看了很多博客，和资料，这里只针对redis做分布式锁做一下深入探讨，希望对你们有帮助。网上提供了很多分布式锁的操作，这里逐一举例然后评论优缺点及改进方案，希望这样子能让当家更好的理解redis分布式锁。

redis分布式锁第一版

大家应该都知道Redis做分布式锁无非就是INCR命令或者是SetNx命令，这里我们采用setnx命令。
操作：setnx key 如果操作成功则代表拿到锁，如果没有操作成功则代表没有拿到锁。

缺点：如果这个人拿到锁后宕机了怎么办，那么这个锁就再也不能释放了。

改进：给这个锁增加一个过期时间，这样如果有效期过了，那么这个锁就会自动释放了。

redis分布式锁第二版

通过上面所说我们应该对redis分布式进行改进。
操作： 使用setnx 命令，之后，在EXPIREAT key 30000 这条命令设置key的有效期为30秒。
这里我们可能会发现，如果要是刚setnx结束之后，要是宕机了。怎么办？那么我们为了保证原子性，所以jedis提供了一个原子操作，set（key，value，nx，30，时间单位）这样便解决了。
缺点：如果这个锁的时间不够用怎么办，那么就会导致这个功能锁不住。假设：A拿到锁了，但是A还没有执行结束，B又拿到锁了，那么A执行结束的时候是不是会把B的这个锁给删除掉。这样就导致了锁不住的效果。
改进：我们可以学习乐观所，给锁的value值是一个唯一的编号，或者版本号，我们每次对锁进行操作的时候，就会去验证这个版本号，还是不是自己的版本号。如果不是了就不允许操作了。

redis分布式锁第三版

通过上面的总结这第三版想必也很简单了。知识多了一个唯一值而已。但是加了唯一值还是改变不了锁不住的结果，只是解决了帮其他的线程解锁的问题，那么要怎么样才能锁得住呢？当时我想到的是给他 时间久一点，后来发现其实再久，也一样会出现锁不住的时候，而且太久了如果宕机了，就会有很长时间机器无法工作，很容易造成线程堆积。

redis分布式锁最终版

由上面我们发现一般简单实用redis做锁其实是有很多漏洞和bug的，但是有没有能够解决这些的呢？当然是有的。
模仿AQS锁， lock方法执行完之后，执行下面代码是被锁的，unlock执行完，释放锁。其他线程等待，而不是直接返回错误结果。

最终版还是打算先上代码再说，为了方便我把所有的实现都写在了一个类里面。

 @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Autowired
    private RedisUtils redisUtils;

    @Autowired(required = false)
    private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;

    public final String LOCK_PREFIX = "REDIS_LOCK";

    private final Long LOCK_EXPIRE = 30 * 1000L;

    private final Long OVER_TIME = 10L;

    private Map<String,ScheduledFuture<?> > futureMap = new ConcurrentHashMap<>();

    private Jedis jedis;

    public Lock() {
    }

    private ReentrantLock reentrantLock;

    /**
     * 给线程枷锁
     *
     * @param key
     */
    public void lock(String key) {
        //自旋获取锁
        while (true) {
            if (setLock(key)) {//拿锁成功
                //获取锁后开启任务
                threadPoolTaskScheduler.schedule(()->{
                    Set<String> keys = scan(LOCK_PREFIX);
                    Iterator<String> iterator = keys.iterator();
                    //遍历所有的key 延长key的时间
                    while (iterator.hasNext()) {
                        log.info("执行动态定时任务: " + LocalDateTime.now().toLocalTime());
                        redisUtils.expire(key, Long.valueOf(OVER_TIME), TimeUnit.SECONDS);//延长时间（秒）
                    }
                },new Trigger(){
                    @Override
                    public Date nextExecutionTime(TriggerContext triggerContext){
                        return new CronTrigger("0/10 * * * * ?").nextExecutionTime(triggerContext);
                    }
                });
                return;
            }
        }
    }

    /**
     * setnx
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public boolean setLock(String key) {
        String lock = LOCK_PREFIX + key;
        return (Boolean) redisTemplate.execute(new RedisCallback<Object>() {
            @Override
            public Object doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
                long expireAt = System.currentTimeMillis() + LOCK_EXPIRE + 1;
                Boolean acquire = redisConnection.setNX(lock.getBytes(), String.valueOf(expireAt).getBytes());
                if (acquire) {
                    return true;
                } else {
                    byte[] value = redisConnection.get(lock.getBytes());
                    if (Objects.nonNull(value) && value.length > 0) {
                        long expireTime = Long.parseLong(new String(value));
                        if (expireTime < System.currentTimeMillis()) {
                            // 如果锁已经过期
                            byte[] oldValue = redisConnection.getSet(lock.getBytes(), String.valueOf(System.currentTimeMillis() + LOCK_EXPIRE + 1).getBytes());
                            // 防止死锁
                            return Long.parseLong(new String(oldValue)) < System.currentTimeMillis();
                        }
                    }
                }
                return false;
            }
        });
    }

    /**
     * 删除锁
     *
     * @param key
     */
    public void unlock(String key) {
        String lock = LOCK_PREFIX + key;
        synchronized (this) {
            futureMap.get(lock).cancel(true);//停止任务
            redisTemplate.delete(lock);
        }
    }

    /**
     * 判断key是否存在
     *
     * @param key 键
     * @return true 存在 false不存在
     */
    public boolean hasKey(String key) {
        try {
            return redisTemplate.hasKey(key);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
    }

    public Set<String> scan(String key) {
        return (Set<String>) redisTemplate.execute((RedisCallback<Set<String>>) connection -> {
            Set<String> keys = Sets.newHashSet();

            JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection();
            MultiKeyCommands multiKeyCommands = (MultiKeyCommands) commands;

            ScanParams scanParams = new ScanParams();
            scanParams.match("*" + key + "*");
            scanParams.count(1000);
            ScanResult<String> scan = multiKeyCommands.scan("0", scanParams);
            while (null != scan.getStringCursor()) {
                keys.addAll(scan.getResult());
                if (!StringUtils.equals("0", scan.getStringCursor())) {
                    scan = multiKeyCommands.scan(scan.getStringCursor(), scanParams);
                    continue;
                } else {
                    break;
                }
            }

            return keys;
        });
    }

分析：

1. 判断是否获取到锁，获取到锁，继续执行，没有获取到锁，自旋继续获取。
2. 获取到锁后调度一个任务。每10秒执行一次，并且如果发现所没有释放延长10秒。
3. 释放锁，删除掉redis中的key，并结束掉对应的锁的任务。

加锁运行原理：

解锁操作原理：

解锁操作就比较简单了。但是得为了不出必要的麻烦，最好是给停止锁延时任务，和删除所 这两部添加进程锁，可以使用synchronized，也可以使用AQS lock锁。

这里Redis非公平锁详解算是结束了，后期可能会更新使用Redis，实现公平锁，谢谢大家的支持，如果有需要的小伙伴可以直接拿走，希望能给大家带来帮助。

在这里我希望看过文章的小伙伴能够根绝实现原理自己去实现，这样可以帮助小伙伴理解非公平锁机制，和Redis实现非公平，如果不喜欢自己去实现的话，这里我给大家推荐一个Redission 这个插件，这个插件是一个Redis锁的很好的一个实现，大家可以直接用这个。具体怎么用就不讲解了，操作非常简单。