什么是分布式锁，如何使用Redis实行分布式锁

一、什么是分布式锁？

        如果服务是单机模式的，也就是只有一个服务器，基于java的synchronized关键字，可以实现多个用户之间的并发调用，实际是使用了排它锁实现，保证每一个时刻只有一个用户可以操作。但是在集群环境下，后端存在多个服务器，前端经过负载均衡操作，多个用户并不会访问同一个服务器，所以synchd关键字无法使用，因为他不可能跨JVM使用，这时使用的策略多是采用分布式锁，例如使用数据库，Redis，Zookeeper等。

这里使用Redis实现作为例子。在调用一个接口时，例如Spring里面的RequestMappering指定某一个接口，内部可以使用包装的setnx命令(如果设置的key不存在，就设置一个key-value，如果存在不执行)，进入接口时，设置一个key，完成业务代码时，删除这个key。因为该key的唯一性和Redis的单线程工作形式，保证了每一时刻只有一个用户能够获得执行的权限，也就是常说的分布式锁。实际使用时，可以调用java集成的Redis接口，调用相关方法可以获得返回值，如果true代表设置成功，执行代码，返回值为false则失败，判断并返回给用户执行失败的提示等操作。然而这个方法里面还存在很多细节：

1. 执行过程中出现了异常怎么办？

使用try{}  finally{}，在try中包含执行任务代码，finally保证key的删除没有问题，以保证其它用户可以正常调用。

1. 执行过程中一个服务器突然宕机，这时key一直没有删除，怎么办？

在设置这个key之后，为这个key设置一个超时时间，例如设置个2s，如果2s内还没有删除，则自动删除

1. 在SetNX和set expire设置过期时间的过程中宕机怎么办？

将设置key -value和设置过期时间组合为一个原子操作，类似事务的概念，要么一起成功，要么一起失败，java的Spring生态中集成了Redis的相关API可以实现这个功能

二、分布式锁-Redis实现方式？

        在加锁的过程中，实际上就是在给 Key 键设置一个值；为避免死锁，要给 Key 键设置一个过期时间；为避免误删key，还需要在在删除key之前判断是否是拿到锁的客户端执行的操作

        SETNX lock_key unique_value PX 10000

        lock_key 就是 key 键；

        unique_value 是客户端生成的唯一的标识；

        将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。

        若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。

        PX 10000 表示设置 lock_key 的过期时间为 10s，这是为了避免客户端发生异常而无法释放锁

        解锁的过程就是将 lock_key 键删除，但不能乱删，要保证执行操作的客户端就是加锁的客户端。这个时候， unique_value 的作用就体现出来，实现方式可以通过 lua 脚本判断 unique_value 是否为加锁客户端。

使用 Lua 脚本是为了保证解锁操作的原子性。因为 Redis 在执行 Lua 脚本时，可以以原子性的方式执行，从而保证了锁释放操作的原子性。

       // 释放锁时，先比较 unique_value 是否相等，避免锁的误释放

        If   redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then

                return redis.call("del",KEYS[1])

        else

                return 0

        end

1、如何合理设置超时时间

设置锁的时候需要设置过期时间，防止出现死锁；但过期时间很难预估，具有不确定性，比如某天业务系统负载高，导致了业务处理时间拉的很长等；

可以基于续约的方式设置超时时间：先给锁设置一个超时时间，然后启动一个守护线程，让守护线程在一段时间后，重新设置这个锁的超时时间。实现方式就是：写一个守护线程，然后去判断锁的情况，当锁快失效的时候，再次进行续约加锁，当主线程执行完成后，销毁续约锁即可。

Redisson的分布式锁也是基于此思路实现；对于一般的分布式场景，可以直接使用redisson提供的分布式锁

2、Redis 如何解决集群情况下分布式锁的可靠性？

由于 Redis 集群(主从)数据同步到各个节点时是异步的，如果在 Redis主节点获取到锁后，在没有同步到从节点时，Redis 主节点宕机了，此时新选举的 Redis 主节点依然可以获取锁，所以多个客户端就可以同时获取到锁。

官方设计了一个分布式锁算法 Redlock 解决了这个问题，可通过Redisson引入

假设目前有 N 个独立的 Redis 实例， 客户端先按顺序依次向 N 个 Redis 实例执行加锁操作。这里的加锁操作和在单实例上执行的加锁操作一样，需要注意的是，Redlock 算法设置了加锁的超时时间，为了避免因为某个 Redis 实例发生故障而一直等待的情况

当客户端完成了和所有 Redis 实例的加锁操作之后，如果有超过半数的 Redis 实例成功的获取到了锁，并且总耗时没有超过锁的有效时间，那么就是加锁成功

3、采用哪种方案做自己的redis分布式锁使用？

脱离了具体业务谈论Redis分布锁的实现方案难免有所欠缺

对于一般业务，只需保证数据的最终一致性，使用普通的方案即可，比如使用set NX PX，再加上后台线程给锁续期的方案；既可以解决死锁问题，也可以处理锁提前释放问题；Redisson组件有这样现成的解决方案，开箱即用，非常简单

对于要求数据强一致性的业务，比如银行金钱相关；需要考虑锁的高可用、互斥性，典型的比如主从redis架构发生主从切换时，由于数据未及时同步导致的多个客户端拿到相同的锁；可以考虑Redlock的相关方案，Redisson组件也提供了Redlock相关的实现

具体的落地实施上面：推荐采用Redisson的redis锁实现方案，不需要自己重复造轮子，考虑的情况更多、异常情况也考虑的相对完善(通用组件的代码一般更鲁棒)，如果你还在纠结，不妨试试Redisson

总结

在基于单个 Redis 实例实现分布式锁时，对于加锁操作，需要考虑四个条件:

加锁包括了读取锁变量、检查锁变量值和设置锁变量值三个操作，但需要以原子操作的方式完成，因此使用 SET 命令带上 NX 选项来实现加锁；

锁变量需要设置过期时间，以免客户端拿到锁后发生异常，导致锁一直无法释放，因此在 SET 命令执行时加上 EX/PX 选项，设置其过期时间；

锁变量的值需要能区分来自不同客户端的加锁操作，以免在释放锁时，出现误释放操作，因此使用 SET 命令设置锁变量值时，每个客户端设置的值是一个唯一值，用于标识客户端。

由于过期时间的不确定性，需要考虑给锁定期续约的情况

基于主从或者集群的redis架构，由于数据的异步性，当主从节点切换时，可能出现多个客户端拿到同一把锁的情况。根据实际需求，如果可以容忍，采用类似于单机的实现方案即可；反之可以采用Redlock的实现方案