周四埋下的坑，周五来恶补！！ Redisson 加锁、锁自动续期、解锁源码分析
文章大纲：
第一部分说了 Redisson简单使用
第二部分才是说Redisson底层源码如何实现分布式锁
1、 如何加锁
2、 如何实现锁自动续期，靠什么实现的？
3、 如何实现解锁
一、Redisson 简单使用
在 SpringBoot 中，因为自动装配的存在，使用某个封装好的轮子，就那么几步~
- 导包
- 编写配置
- 编写
xxxConfig - 准备开始使用它
1.1、导包
Redisson 也不例外
org.springframework.boot
spring-boot-starter-data-redis
org.redisson
redisson-spring-boot-starter
3.17.6
复制代码1.2、配置
这里的配置就是Redis的配置
spring:
redis:
host: IP地址
password: xxxx
复制代码1.3、编写配置类
那些什么最大连接数，连接超时等等就没配了，偷个懒~
@Configuration
public class MyRedissonConfig {
/**
* 所有对Redisson的使用都是通过RedissonClient
* @return
* @throws IOException
*/
@Bean(destroyMethod="shutdown")
public RedissonClient redissonClient() throws IOException {
//1、创建配置
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://4IP地址:6379").setPassword("xxxx");
// config.setLockWatchdogTimeout();
//2、根据Config创建出RedissonClient实例
//Redis url should start with redis:// or rediss://
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
return redissonClient;
}
}
复制代码注意：这里面的setAddress()中的地址必须以redis://开头~
另外我这里只是设置了这么几个属性，很多我没去写了而已，不是它不能设置哈。
就比如修改锁自动需求的默认时间，就是
config.setLockWatchdogTimeout(); 锁自动续期默认时间是30s，这是可以被修改的。
其他的还需靠大家自己探索啦~
1.4、简单上手
最直接的使用：
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = {主启动类.class})
public class RedisTest {
@Autowired
private RedissonClient redissonClient;
@Test
public void testRedisson() {
// 获取锁实例
RLock lock = redissonClient.getLock("redisson:lock");
try {
lock.lock();
//执行需要加锁的业务~
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
复制代码这个lock()方法，它是可以填写参数，也可以不填的，
public void lock()
public void lock(long leaseTime, TimeUnit unit)
复制代码不填写参数，Redisson它帮助我们实现了锁的自动续期，
如果我们自己填写了锁的时间，Redisson则不会帮我们实现锁的自动续期。
这一点在后面分析源码的有详细的说明。
另外Redisson它作为分布式锁的实现，更好的方便Java开发者，它实现了Java中JUC包下的诸多接口，可以说使用起来完全没啥学习成本~
比如JUC下的读写锁，
@Test
public void testRedissonReadAndWriteLock() {
RReadWriteLock readWriteLock = redissonClient.getReadWriteLock("redisson:lock");= redissonClient.getReadWriteLock("redisson:lock");
// 获取写锁
RLock writeLock = readWriteLock.writeLock();
// 获取读锁
RLock readLock = readWriteLock.readLock();
try {
//上锁
writeLock.lock();
// 这种方式，使用我们自己定义的
writeLock.lock(10,TimeUnit.SECONDS);
//执行需要加锁的业务~
} finally {
writeLock.unlock();
}
}
复制代码还有信号量RSemaphore semaphore = redissonClient.getSemaphore("semaphore");
更有其他的不少：
详细的案例，其实在它的文档中都有说明的，有中文版本的，很简单的~
官方文档
这些该如何使用，其实就和用JUC下面的工具一样，懂了那一块的知识，就知道这里该如何使用啦，不懂的话，我说了也还是一样的哈哈~
让我偷个懒，可以去学一学JUC，蛮好玩的~
二、锁自动续期源码-看门狗机制分析
在分析之前，我们先把上一篇中分布式锁演进过程中所产生的问题都一一抛出来，之后再针对性的看看 Redisson 它又是如何解决的。
2.1、分布式锁演进的问题
为了方便其余没有看过看一篇文章的朋友，我把分布式锁中存在的几个问题，递推式的抽离出来了。
我们都知道要正确使用分布式锁，一定要注意原子性操作、死锁问题和被他人释放锁的问题和锁是否需要自动续期问题。
-
死锁问题：说的是锁没有被动过期时间，即拿到了锁，但是在执行业务过程中，程序崩溃了，锁没有被正常释放，导致其他线程无法获取到锁，从而产生死锁问题。
之前的解决方式：
set nx ex命令 -
锁被其他人释放问题：第一条线程抢到锁，业务执行超时，第一条线程所持有的锁被自动释放；此时第二条线程拿到锁，准备执行业务，刚好第一条线程业务执行完成，照常执行了释放锁的过程，导致第二条线程持有的锁被第一条线程所释放，锁被其他人释放。
之前的解决方式：给锁一个唯一值（UUID），每次解锁前进行判断
-
原子性操作：原子性的意思就是要么都成功，要么都失败。像我们获取锁，设定值和设定时间是两步操作，让他们变成原子性操作就是设定值和设定时间成为一体，一起成功或者一起失败。另外解锁操作的获取锁，判断锁是否为当前线程所拥有，也必须是一个原子性操作。
之前的解决方式：利用
Redis中的lua脚本实现。 -
锁自动续期问题：这个就是利用了我们今天的
Redisson来实现的。
2.2、分析的开端
我们就以最简单的流程
@Test
public void testRedisson() {
RLock lock = redissonClient.getLock("redisson:lock");
try {
lock.lock();
//执行需要加锁的业务~
} finally {
lock.unlock();
}
}
复制代码来分析以下几个问题：
- Redisson 是如何实现加锁的
- Redisson 是如何实现锁自动续期的
- Redisson 是如何解锁的
以及在这个过程中，去看看 Redisson它是如何解决我们之前出现的问题的。
顺着看下去~
RLock lock = redissonClient.getLock("redisson:lock");
lock.lock();
复制代码看似加锁操作只调用了一个lock()方法，但实际上流程走的可多了~
不多说，直接在Idea中点击跳转到RedissonLock中的类中
补充说明：这下面还有一些实现自旋的操作，就是写了一个while(true)来实现等待获取锁的代码，没有继续往下分析了。中间还有一些判断锁是否可以被打断、订阅和退订等操作，没有去仔细研究啦，大家感兴趣可以再往下多看看。
接着往下走
2.3、Redisson 如何实现加锁-tryLockInnerAsync()
漏分析了一步，不是从scheduleExpirationRenewal(threadId)前进到下一步，这说的是锁续期问题~
忘记说加锁啦~ 加锁就是tryLockInnerAsync()方法
点进去看看~
补充说明：
在这里可以看到几个方面：Redisson底层也是使用Lua脚本来实现的，这段 lua 脚本分为三个部分：
-
第一部分：加锁
首先用 exists 判断了 KEYS[1] （即
redisson:lock）是否存在。 如果不存在，则进入第 5 行，使用hincrby命令创建一个新的哈希表，如果域field不存在，那么在执行命令前会被初始化为0，此命令的返回值就是执行hincrby命令后，哈希表key中域field的值，此时进行increment，也就是返回1，之后进入第6行，对KEY[1]设置过期时间，30000ms然后返回nil。 -
第二部分：重入
首先判断
KEY[1]是否存在，因为KEY[1]是一个hash结构，所以13行意思是获取这个KEYS[1]中字段为ARGV[2]也就是UUID：thredId这个值是否存在。如果存在进入14行代码对其进行加1操作(锁重入) 然后进入15行重新设置过期时间30s 然后返回nil
-
第三部分：返回：作用就是返回 KEY[1] 的剩余存活时间
此处的getRawName()方法就是我们获取到我们设定的锁名。如此处就是获取到Redisson:lock
getLockName(threadId)就是获取一个UUID:threadId的字符
串。
至于说此处的UUID，是如何来的，我稍微浅看了一下，这是初始化的时候给每个连接管理器都传了一个UUID的类，更具体的使用，没去追啦。
咱们知道这是 Redisson 也是采取一样的方式，它的值也是存了一个UUID，这点同样也可以在连接工具上查看到的。
看到这里就已经可以看出Redisson已经解决我们昨天出现的全部问题了。
首先是加锁操作的原子性是满足的了，因为 Redisson使用的Lua脚本将设置值和设置时间的操作变为一步；其次是之前的锁被其他人释放的问题，在这里Redisson也采用了唯一key值UUID来解决此问题。
那么剩下的就只有锁续期问题了，我们接着往下看
2.4、Redisson 如何实现锁续期
从这个scheduleExpirationRenewal(threadId);方法开始继续往下探索~
我们回过头来接着看 续期方法renewExpiration()
看它底层是如何实现的。
可以从这段代码中很明显的看出，是启动了一个定时任务，该任务每 internalLockLeaseTime/3ms 后执行一次。而 internalLockLeaseTime默认为 30000。所以该任务每 10s 执行一次。
renewExpirationAsync(long threadId)方法，就是实现锁重新续期的lua脚本的执行
上面的定时任务在不修改看门狗的默认时间时，就是每10s执行一次，意思就是每次在锁还剩下20s时，就会执行这段重新续期的代码，让锁重新续期到30s。
不知道说到这里，大伙有听懂吗~
2.5、Redisson 如何实现解锁操作
其实看懂了Redisson是如何加锁的，其实看这解锁操作也是特别容易的。
不过我们这次要回到开始分析的地方去啦。
看的出来，解锁操作并不复杂，我们先去看看unlockInnerAsync(threadId);方法吧。
其实看完加锁，再看这个其实都能理解啦吧
- 首先判断KEYS[1]是否存在
- 存在将值减1，如果counter还大于0，就重新设置过期时间30000ms，否则就删除操作
redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]);同时发布了一个事件，这个是干嘛的？是去通知正在等待获取锁其他的线程们，可以使用这把锁了。
另外cancelExpirationRenewal(threadId);方法就是一些取消和删除操作。
总结
Redisson 相比较我们自己的实现如何？
首先可以说的是，这个轮子考虑的比我们周到的多，在上篇说的各种问题都是解决了的。
在各种加锁或者解锁操作上都实现了原子性~
几个点：
- 在使用
Redisson获取锁的过程，你主动设定了锁的过期时间，`Redisson将不会开启看门狗机制。 Redisson在 Redis 中保存的结构是一个 Hash的数据结构，key的名称是我们的锁名称，如案例中使用的redisson:lock，存储的字段名称为UUID：threadId，值的话就是1。- 结构如下图：
Redisson实现锁自动续期的底层是开启了一个线程，异步的执行定时任务，在锁还剩下20s，自动续期为30s，此定时任务是采用Netty框架中的时间轮算法实现。
今天就看到这里啦，周四挖的坑，周五熬夜终于写出来了。
后记
不知道这篇文章有没有帮助到你，希望看完的你，对于
Redisson已经没有那么恐惧~，当然它其实也不难。
如果觉得有收获的话，记得点点赞，给我来个关注吧~
写于 2022 年 10 月 21 日晚，作者：宁在春
今天是好累的一天啊~