分布式锁--Redisson（一）

一、Redisson简介

Redisson是架设在Redis基础上的一个Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。
Redisson在基于NIO的Netty框架上，充分的利用了Redis键值数据库提供的一系列优势，在Java实用工具包中常用接口的基础上，为使用者提供了一系列具有分布式特性的常用工具类。使得原本作为协调单机多线程并发程序的工具包获得了协调分布式多机多线程并发系统的能力，大大降低了设计和研发大规模分布式系统的难度。同时结合各富特色的分布式服务，更进一步简化了分布式环境中程序相互之间的协作。
redisson是redis官网推荐的java语言实现分布式锁的项目。当然，redisson远不止分布式锁，还包括其他一些分布式结构。
redission可以支持redis cluster、master-slave、redis哨兵和redis单机。
每个Redis服务实例都能管理多达1TB的内存。
能够完美的在云计算环境里使用，并且支持AWS ElastiCache主备版，AWS ElastiCache集群版，Azure Redis Cache和阿里云（Aliyun）的云数据库Redis版。

官网：https://redisson.org/
GIT地址：https://github.com/redisson/redisson/wiki

二、Maven依赖

    org.redisson
    redisson-spring-boot-starter

或

    org.redisson
    redisson
    3.10.7

三、Redission是怎么实现的？

（1）加锁机制
假设是一个redis cluster，客户端1会根据hash算法选择一个节点，发送lua脚本，之所以发送lua脚本，是因为要保证原子性。

"if(redis.call('exist'),KEYS[1]==0) then" +  // KEY[1]就是key，我们假设是mylock
    "redis.call('hset',KEYS[1],ARGV[2], 1);"+ // ARGV[2]就是客户端的ID
    "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);"+ // ARGV[1]代表的就是锁key的默认生存时间，默认30秒
    "return nil;" + 
"end;" + 
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2] == 1)) then" + 
    "redis.call('hincrby',KEYS[1],ARGV[2],1);" + 
    "reids.call('pexipre',KEYS[1], ARGV[1]);" +
    "return nil;" +
"end" + 
"return redis.call('pttl', KEYS[1])"

客户端1成功加锁，客户端2来了，一看发现第一个if，发现mylock这个锁key已经存在了，就走第二个if，一看发现没有自己的客户端ID，所以客户端ID会获取到mylock这个key的剩余时间。之后客户端2会进入一个while循环，不停的尝试加锁。
（2）watch dog自动延期
redission还提供了watch dog线程，客户端1加锁的key默认是30s，但是客户端1业务还没有执行完，时间就过了，客户端1还想持有锁的话，就会启动一个watch dog后台线程，不断的延长锁key的生存时间。
（3）可重入锁
同时，如果客户端1重复加锁，也是支持，无非就是hset +1，代表的加锁的次数+1，不过代码中记得要unlock()掉。
（4）释放锁
释放锁，其实就是将加锁次数-1，如果发现加锁次数是0，说明这个客户端已经不再持有锁，就会执行del mylock命令，从redis里把这个kv删掉，这样客户端2就可以加锁了。
（5）缺点
因为是redis cluster，这个kv会被异步复制给其他节点。但是在这过程中主节点挂了，还没来得及复制。虽然客户端1以为加锁成功了，其实这个key已经丢失。
主备切换后，客户端2也来加锁，也成功了，这样就导致了多个客户端对一个分布式锁完成了加锁，可能会造成脏数据。

三、配置

1. 单机配置

@Configuration
public class RedissonConfig {
    @Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private String port;

    @Bean
    public RedissonClient redissonClient(){
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://"+host+":"+port);
        return Redisson.create(config);
    }
}

四、分布式锁

1. 可重入锁（Reentrant Lock）
   Redisson的分布式可重入锁RLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口，同时还支持自动过期解锁。

public void testReentrantLock(RedissonClient redisson){

        RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
        try{
            // 1. 最常见的使用方法
            //lock.lock();

            // 2. 支持过期解锁功能,10秒钟以后自动解锁, 无需调用unlock方法手动解锁
            //lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);

            // 3. 尝试加锁，最多等待3秒，上锁以后10秒自动解锁
            boolean res = lock.tryLock(3, 10, TimeUnit.SECONDS);
            if(res){    //成功
                // do your business

            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

Redisson同时还为分布式锁提供了异步执行的相关方法：

public void testAsyncReentrantLock(RedissonClient redisson){
        RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
        try{
            lock.lockAsync();
            lock.lockAsync(10, TimeUnit.SECONDS);
            Future res = lock.tryLockAsync(3, 10, TimeUnit.SECONDS);

            if(res.get()){
                // do your business

            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

2. 公平锁（Fair Lock）
   Redisson分布式可重入公平锁也是实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口的一种RLock对象。在提供了自动过期解锁功能的同时，保证了当多个Redisson客户端线程同时请求加锁时，优先分配给先发出请求的线程。

public void testFairLock(RedissonClient redisson){

        RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");
        try{
            // 最常见的使用方法
            fairLock.lock();

            // 支持过期解锁功能, 10秒钟以后自动解锁,无需调用unlock方法手动解锁
            fairLock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);

            // 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
            boolean res = fairLock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            fairLock.unlock();
        }
    }

Redisson同时还为分布式可重入公平锁提供了异步执行的相关方法：

RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");
fairLock.lockAsync();
fairLock.lockAsync(10, TimeUnit.SECONDS);
Future res = fairLock.tryLockAsync(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

3. 联锁（MultiLock）
   Redisson的RedissonMultiLock对象可以将多个RLock对象关联为一个联锁，每个RLock对象实例可以来自于不同的Redisson实例。

public void testMultiLock(RedissonClient redisson1,
                              RedissonClient redisson2, RedissonClient redisson3){

        RLock lock1 = redisson1.getLock("lock1");
        RLock lock2 = redisson2.getLock("lock2");
        RLock lock3 = redisson3.getLock("lock3");

        RedissonMultiLock lock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2, lock3);

        try {
            // 同时加锁：lock1 lock2 lock3, 所有的锁都上锁成功才算成功。
            lock.lock();

            // 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
            boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

4. 红锁（RedLock）

Redisson的RedissonRedLock对象实现了Redlock介绍的加锁算法。该对象也可以用来将多个RLock
对象关联为一个红锁，每个RLock对象实例可以来自于不同的Redisson实例。

    public void testRedLock(RedissonClient redisson1,
                              RedissonClient redisson2, RedissonClient redisson3){

        RLock lock1 = redisson1.getLock("lock1");
        RLock lock2 = redisson2.getLock("lock2");
        RLock lock3 = redisson3.getLock("lock3");

        RedissonRedLock lock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);
      try {
            // 同时加锁：lock1 lock2 lock3, 红锁在大部分节点上加锁成功就算成功。
            lock.lock();

            // 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
            boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

5. 读写锁（ReadWriteLock）
   Redisson的分布式可重入读写锁RReadWriteLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock接口。同时还支持自动过期解锁。该对象允许同时有多个读取锁，但是最多只能有一个写入锁。

RReadWriteLock rwlock = redisson.getLock("anyRWLock");
// 最常见的使用方法
rwlock.readLock().lock();
// 或
rwlock.writeLock().lock();

// 支持过期解锁功能
// 10秒钟以后自动解锁
// 无需调用unlock方法手动解锁
rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);

// 尝试加锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
boolean res = rwlock.readLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
boolean res = rwlock.writeLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
...
lock.unlock();

6. 信号量（Semaphore）
   Redisson的分布式信号量（Semaphore）Java对象RSemaphore采用了与java.util.concurrent.Semaphore相似的接口和用法。

RSemaphore semaphore = redisson.getSemaphore("semaphore");
semaphore.acquire();
//或
semaphore.acquireAsync();
semaphore.acquire(23);
semaphore.tryAcquire();
//或
semaphore.tryAcquireAsync();
semaphore.tryAcquire(23, TimeUnit.SECONDS);
//或
semaphore.tryAcquireAsync(23, TimeUnit.SECONDS);
semaphore.release(10);
semaphore.release();
//或
semaphore.releaseAsync();

7. 可过期性信号量（PermitExpirableSemaphore）
   Redisson的可过期性信号量（PermitExpirableSemaphore）实在RSemaphore对象的基础上，为每个信号增加了一个过期时间。每个信号可以通过独立的ID来辨识，释放时只能通过提交这个ID才能释放。

RPermitExpirableSemaphore semaphore = redisson.getPermitExpirableSemaphore("mySemaphore");
String permitId = semaphore.acquire();
// 获取一个信号，有效期只有2秒钟。
String permitId = semaphore.acquire(2, TimeUnit.SECONDS);
// ...
semaphore.release(permitId);

8. 闭锁（CountDownLatch）
   Redisson的分布式闭锁（CountDownLatch）Java对象RCountDownLatch采用了与java.util.concurrent.CountDownLatch相似的接口和用法。

RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("anyCountDownLatch");
latch.trySetCount(1);
latch.await();

// 在其他线程或其他JVM里
RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("anyCountDownLatch");
latch.countDown();