【Redis】Redis实现分布式锁

【Redis】Redis常见面试题（1）

【Redis】Redis常见面试题（1）

1. 为什么要用分布式锁

之前学到的锁，在分布式，微服务是不适用的，因为之前的锁针对的是本地线程，而分布式是跨机器的

而Redis作为一个独立的三方系统，其天生的优势就是可以作为一个分布式系统来使用，因此使用Redis实现的锁都是分布式锁！

2. Redis如何实现分布式锁

Redis实现分布式锁可以通过setnx（set if not exists）命令实现，当我们使用setnx创建键值成功则表明加锁成功，否则即加锁失败(需要等待锁释放，自旋/挂起等等…)；del删除键值，表示锁释放

• 也就是说，Redis实现锁机制没有那么的高深莫测和复杂，而是一个逻辑概念：
  • 一个锁就是一个键值，争夺锁就是争夺对这个键值的设置权
  • 如果键值被设置了，则说明锁被占用
  • 如果键值不存在，则说明锁没被占用
• 值是什么具体而论，对于争夺锁的机制而已，是存不存在比较重要
• 而这个键值对也可以被看成普通的键值对，setnx和del不止用在分布式锁的实现，它们只是具有特殊含义的命令罢了
  • 又由于Redis天生支持分布式系统，所以这个键值可以被所有机器看到（满足了一个前提，所有机器可以setnx 和 del同一个键值），也就是这个锁就是分布式锁

获得锁：

127.0.0.1:6379> setnx lock1 true

再次获得这把锁：

就是个普通键值对~

释放锁

127.0.0.1:6379> del lock1

再次释放锁：

那么我们用两个命令行操作redis，模拟两个线程，讲解Redis分布式锁的一些相关问题

1. 白

2. 黑

3. Redis接受多个请求模拟演示

两个命令行“同时”尝试获取锁，总有一个会获取到锁

黑色命令行选择自旋等待锁：

直到白色命令行释放锁：

黑色命令行才获取到锁：

4. 使用Redis实现分布式锁会存在什么问题

4.1 一个锁被长时间占用

1. 当一个应用突然奔溃、掉电、莫名其妙下线了，没来得及释放锁
2. 可能会出现死锁，暂时不考虑可不可以重入锁的问题，N个线程M把锁的问题，也会导致死锁
   • 死锁参考此文章的死锁讲解：【JavaEE】多线程进阶问题-锁策略and死锁，CAS操作，Synchronized原理_s:103的博客-CSDN博客

怎么处理：

• 设置超时时间

1. setnx 和 expire搭配使用，不太好，因为这样这条语句就是非原子性的，如果超时时间设置上之前奔溃了，依旧解决不了问题

2. Redis 2.6.12 版本之后，提供了一个强大的功能，可以让这个操作是原子操作：

   • 

   • 127.0.0.1:6379> set lock true ex 30 nx
     

     • 可以参考后面的题词
     • ex time，单位为秒
     • px time，单位为毫秒
     • 不设置默认永不过期，但是不过期不代表不会被删除掉，这跟数据淘汰机制有关

4.2 锁误删

由于这个键值对是公共可见的，所以一个线程是可以释放别的线程的锁的！从代码上我们不会出现刻意的删除别的线程的锁的恶劣行为，但是会有一些不可避免的偶然事件场景下，会出现这个问题：

1. 白色线程抢到了锁，黑色线程自旋

2. 但是白色线程执行花了35秒，锁已经自动释放了

3. 黑色线程抢到了锁，要执行10秒

4. 白色线程不知道锁被释放并且被抢走了，在第35秒的时候，严谨规范地释放了锁！
   • 即使锁过期了，这也只是Redis的机制，原应用的业务依旧继续执行，（不要误解为应用在Redis中执行！多个应用只是利用的Redis的分布式锁的机制！这里的黑色线程和白色线程只不过是区分两个线程的redis操作）
   • 黑线程不知道自己的锁被释放了，并且锁可能也被其他更多线程获取了，黑线程也可能会误删别人的锁，混乱起来了，线程安全问题大大暴露！

这有点像，ABA的问题，参考此文章的aba模块：【JavaEE】多线程进阶问题-锁策略and死锁，CAS操作，Synchronized原理_s:103的博客-CSDN博客

解决方法与之类似，(添加一个属性：一个标识或者版本号)，保证释放锁是自己刚才抢到的锁！

• 例如设置不一样的value

白色线程设置white，黑色线程设置black

也就是刚才的第四步，白色线程在释放锁之前，进行判断锁的归属：

ok，白色线程知道了，不能释放

但是并不是完全没有问题，这个操作是两步的，非原子性操作！

解决方案：

1. 使用lua脚本，Redis可以识别的可保证原子性的脚本，写多长都是原子性的
2. 项目使用Redisson框架，有支持原子性的分布式锁 -> 底层还是lua脚本，只不过你不用写，框架帮你写了
   • 一个复杂且好用的东西，总会有框架来方便使用

感兴趣的同学可以自行学习：

Redisson · GitHub

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文章到此结束！谢谢观看
可以叫我 小马，我可能写的不好或者有错误，但是一起加油鸭！

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