redis分布式锁
1. Redis分布式锁最简单的实现
想要实现分布式锁，必须要求 Redis 有「互斥」的能力，我们可以使用 SETNX 命令，这个命令表示SET if Not Exists，即如果 key 不存在，才会设置它的值，否则什么也不做。
1.1redis加锁的流程
1.加锁set key uuid ex time nx
2.操作 共享资源
3.释放锁：lua脚本（原子性），先get判断锁是否属于自己，在del锁
1.2两个客户端进程可以执行这个命令，达到互斥，就可以实现一个分布式锁。
客户端 1 申请加锁，加锁成功：
客户端 2 申请加锁，因为它后到达，加锁失败：
此时，加锁成功的客户端，就可以去操作「共享资源」，例如，修改 MySQL 的某一行数据，或者调用一个 API 请求。
操作完成后，还要及时释放锁，给后来者让出操作共享资源的机会。如何释放锁呢？
也很简单，直接使用 DEL 命令删除这个 key 即可，这个逻辑非常简单。
但是，它存在一个很大的问题，当客户端 1 拿到锁后，如果发生下面的场景，就会造成「死锁」：
1、程序处理业务逻辑异常，没及时释放锁
2、进程挂了，没机会释放锁
这时，这个客户端就会一直占用这个锁，而其它客户端就「永远」拿不到这把锁了。怎么解决这个问题呢？
如何避免死锁？
我们很容易想到的方案是，在申请锁时，给这把锁设置一个「租期」。
在 Redis 中实现时，就是给这个 key 设置一个「过期时间」。这里我们假设，操作共享资源的时间不会超过 10s，那么在加锁时，给这个 key 设置 10s 过期即可：
SETNX lock 1 // 加锁
EXPIRE lock 10 // 10s后自动过期
这样一来，无论客户端是否异常，这个锁都可以在 10s 后被「自动释放」，其它客户端依旧可以拿到锁。
但现在还是有问题：
现在的操作，加锁、设置过期是 2 条命令，有没有可能只执行了第一条，第二条却「来不及」执行的情况发生呢？例如：
* SETNX 执行成功，执行EXPIRE 时由于网络问题，执行失败
* SETNX 执行成功，Redis 异常宕机，EXPIRE 没有机会执行
* SETNX 执行成功，客户端异常崩溃，EXPIRE也没有机会执行
总之，这两条命令不能保证是原子操作（一起成功），就有潜在的风险导致过期时间设置失败，依旧发生「死锁」问题。
在 Redis 2.6.12 之后，Redis 扩展了 SET 命令的参数，用这一条命令就可以了：
SET lock 1 EX 10 NX
2锁被别人释放怎么办？
上面的命令执行时，每个客户端在释放锁时，都是「无脑」操作，并没有检查这把锁是否还「归自己持有」，所以就会发生释放别人锁的风险，这样的解锁流程，很不「严谨」！如何解决这个问题呢？
解决办法是：客户端在加锁时，设置一个只有自己知道的「唯一标识」进去。
例如，可以是自己的线程 ID，也可以是一个 UUID（随机且唯一），这里我们以UUID 举例：
SET lock $uuid EX 20 NX
之后，在释放锁时，要先判断这把锁是否还归自己持有，伪代码可以这么写：
if redis.get("lock") == $uuid:
redis.del("lock")
这里释放锁使用的是 GET + DEL 两条命令，这时，又会遇到我们前面讲的原子性问题了。这里可以使用lua脚本来解决。
安全释放锁的 Lua 脚本如下：
if redis.call("GET",KEYS[1]) == ARGV[1]
then
return redis.call("DEL",KEYS[1])
else
return 0
end
好了，这样一路优化，整个的加锁、解锁的流程就更「严谨」了。
这里我们先小结一下，基于 Redis 实现的分布式锁，一个严谨的的流程如下：
1、加锁
SET lock_key $unique_id EX $expire_time NX
2、操作共享资源
3、释放锁：Lua 脚本，先 GET 判断锁是否归属自己，再DEL 释放锁
Java代码实现分布式锁
package com.msb.redis.lock;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.params.SetParams;
import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
* 分布式锁的实现
*/
@Component
public class RedisDistLock implements Lock {
private final static int LOCK_TIME = 5*1000;
private final static String RS_DISTLOCK_NS = "tdln:";
/*
if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then
return redis.call('del', KEYS[1])
else return 0 end
*/
private final static String RELEASE_LOCK_LUA =
"if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then\n" +
" return redis.call('del', KEYS[1])\n" +
" else return 0 end";
/*保存每个线程的独有的ID值*/
private ThreadLocal lockerId = new ThreadLocal<>();
/*解决锁的重入*/
private Thread ownerThread;
private String lockName = "lock";
@Autowired
private JedisPool jedisPool;
public String getLockName() {
return lockName;
}
public void setLockName(String lockName) {
this.lockName = lockName;
}
public Thread getOwnerThread() {
return ownerThread;
}
public void setOwnerThread(Thread ownerThread) {
this.ownerThread = ownerThread;
}
@Override
public void lock() {
while(!tryLock()){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
throw new UnsupportedOperationException("不支持可中断获取锁！");
}
@Override
public boolean tryLock() {
Thread t = Thread.currentThread();
if(ownerThread==t){/*说明本线程持有锁*/
return true;
}else if(ownerThread!=null){/*本进程里有其他线程持有分布式锁*/
return false;
}
Jedis jedis = null;
try {
String id = UUID.randomUUID().toString();
SetParams params = new SetParams();
params.px(LOCK_TIME);
params.nx();
synchronized (this){/*线程们，本地抢锁*/
if((ownerThread==null)&&
"OK".equals(jedis.set(RS_DISTLOCK_NS+lockName,id,params))){
lockerId.set(id);
setOwnerThread(t);
return true;
}else{
return false;
}
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("分布式锁尝试加锁失败！");
} finally {
jedis.close();
}
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
throw new UnsupportedOperationException("不支持等待尝试获取锁！");
}
@Override
public void unlock() {
if(ownerThread!=Thread.currentThread()) {
throw new RuntimeException("试图释放无所有权的锁！");
}
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
Long result = (Long)jedis.eval(RELEASE_LOCK_LUA,
Arrays.asList(RS_DISTLOCK_NS+lockName),
Arrays.asList(lockerId.get()));
if(result.longValue()!=0L){
System.out.println("Redis上的锁已释放！");
}else{
System.out.println("Redis上的锁释放失败！");
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("释放锁失败！",e);
} finally {
if(jedis!=null) jedis.close();
lockerId.remove();
setOwnerThread(null);
System.out.println("本地锁所有权已释放！");
}
}
@Override
public Condition newCondition() {
throw new UnsupportedOperationException("不支持等待通知操作！");
}
}
3.锁过期时间不好评估怎么办
3.1看门狗模式
org.springframework.boot
spring-boot-starter-redis
1.4.2.RELEASE
org.redisson
redisson
3.12.3
com.google.code.gson
gson
2.8.3
package com.mashibing.lock.rdl;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.params.SetParams;
import javax.annotation.PreDestroy;
import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
* 分布式锁，附带看门狗线程的实现:加锁，保持锁1秒
*/
@Component
public class RedisDistLockWithDog implements Lock {
private final static int LOCK_TIME = 1*1000;
private final static String LOCK_TIME_STR = String.valueOf(LOCK_TIME);
private final static String RS_DISTLOCK_NS = "tdln2:";
/*
if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then
return redis.call('del', KEYS[1])
else return 0 end
*/
private final static String RELEASE_LOCK_LUA =
"if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then\n" +
" return redis.call('del', KEYS[1])\n" +
" else return 0 end";
/*还有并发问题，考虑ThreadLocal*/
private ThreadLocal lockerId = new ThreadLocal<>();
private Thread ownerThread;
private String lockName = "lock";
@Autowired
private JedisPool jedisPool;
public String getLockName() {
return lockName;
}
public void setLockName(String lockName) {
this.lockName = lockName;
}
public Thread getOwnerThread() {
return ownerThread;
}
public void setOwnerThread(Thread ownerThread) {
this.ownerThread = ownerThread;
}
@Override
public void lock() {
while(!tryLock()){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
throw new UnsupportedOperationException("不支持可中断获取锁！");
}
@Override
public boolean tryLock() {
Thread t=Thread.currentThread();
/*说明本线程正在持有锁*/
if(ownerThread==t) {
return true;
}else if(ownerThread!=null){/*说明本进程中有别的线程正在持有分布式锁*/
return false;
}
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
/*每一个锁的持有人都分配一个唯一的id，也可采用snowflake算法*/
String id = UUID.randomUUID().toString();
SetParams params = new SetParams();
params.px(LOCK_TIME); //加锁时间1s
params.nx();
synchronized (this){
if ((ownerThread==null)&&
"OK".equals(jedis.set(RS_DISTLOCK_NS+lockName,id,params))) {
lockerId.set(id);
setOwnerThread(t);
if(expireThread == null){//看门狗线程启动
expireThread = new Thread(new ExpireTask(),"expireThread");
expireThread.setDaemon(true);
expireThread.start();
}
//往延迟阻塞队列中加入元素（让看门口可以在过期之前一点点的时间去做锁的续期）
delayDog.add(new ItemVo<>((int)LOCK_TIME,new LockItem(lockName,id)));
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"已获得锁----");
return true;
}else{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"无法获得锁----");
return false;
}
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("分布式锁尝试加锁失败！",e);
} finally {
jedis.close();
}
}
@Override
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
throw new UnsupportedOperationException("不支持等待尝试获取锁！");
}
@Override
public void unlock() {
if(ownerThread!=Thread.currentThread()) {
throw new RuntimeException("试图释放无所有权的锁！");
}
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
Long result = (Long)jedis.eval(RELEASE_LOCK_LUA,
Arrays.asList(RS_DISTLOCK_NS+lockName),
Arrays.asList(lockerId.get()));
System.out.println(result);
if(result.longValue()!=0L){
System.out.println("Redis上的锁已释放！");
}else{
System.out.println("Redis上的锁释放失败！");
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("释放锁失败！",e);
} finally {
if(jedis!=null) jedis.close();
lockerId.remove();
setOwnerThread(null);
}
}
@Override
public Condition newCondition() {
throw new UnsupportedOperationException("不支持等待通知操作！");
}
/*看门狗线程*/
private Thread expireThread;
//通过delayDog 避免无谓的轮询，减少看门狗线程的轮序次数 阻塞延迟队列 刷1 没有刷2
private static DelayQueue> delayDog = new DelayQueue<>();
//续锁逻辑：判断是持有锁的线程才能续锁
private final static String DELAY_LOCK_LUA =
"if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then\n" +
" return redis.call('pexpire', KEYS[1],ARGV[2])\n" +
" else return 0 end";
private class ExpireTask implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("看门狗线程已启动......");
while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
try {
LockItem lockItem = delayDog.take().getData();//只有元素快到期了才能take到 0.9s
Jedis jedis = null;
try {
jedis = jedisPool.getResource();
Long result = (Long)jedis.eval(DELAY_LOCK_LUA,
Arrays.asList(RS_DISTLOCK_NS+lockItem.getKey ()),
Arrays.asList(lockItem.getValue(),LOCK_TIME_STR));
if(result.longValue()==0L){
System.out.println("Redis上的锁已释放，无需续期！");
}else{
delayDog.add(new ItemVo<>((int)LOCK_TIME,//1000ms
new LockItem(lockItem.getKey(),lockItem.getValue())));
System.out.println("Redis上的锁已续期:"+LOCK_TIME);
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("锁续期失败！",e);
} finally {
if(jedis!=null) jedis.close();
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("看门狗线程被中断");
break;
}
}
System.out.println("看门狗线程准备关闭......");
}
}
// @PostConstruct
// public void initExpireThread(){
//
// }
@PreDestroy
public void closeExpireThread(){
if(null!=expireThread){
expireThread.interrupt();
}
}
}