redis加锁实现方式

思考

• 是否有官方推荐（自己先思考如何实现，然后再参考其他人的实践，总结优缺点）
• 通过哪些方式可以实现锁
• 锁是否具有原子性
• 锁请求失败了如何处理
• 如果避免发生死锁
• 如果避免发生资源抢占
• 如果避免锁的误删

官方实现策略

• 安全性能：互斥。在任何给定的时刻，只有一个客户可以持有锁
• 活性属性A：无死锁。最终，即使锁定资源的客户端崩溃或被分区，也始终有可能获取锁
• 活性性质B：容错性。只要大多数Redis节点都启动了，客户端就可以获取和释放锁

储备知识

原子操作

解释一

原子操作是指不会被线程调度机制打断操作，这种操作一旦开始，就一直到结束，
中间不会有任何context switch(切换到另外一个线程)

解释二

原子性就是指该操作是不可再分的。不论是多核还是单核，具有原子性的量，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作。
原子操作可以是一个步骤，也可以是多个步骤，但是其顺序不可以被打乱，也不可以被切割而只执行其中的一部分（不可中断性）。
将操作视作一个整体，资源在该次操作中保持一致，这是原子性的核心特征。

可用加锁命令

INCR SETNS SET

加锁命令优劣分析

INCR

实现思路

key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0 ，然后再执行 INCR 操作进行加一。
然后其它用户在执行 INCR 操作进行加一时，如果返回的数大于 1 ，说明这个锁正在被使用当中

实现方式

• 客户端A请求服务器获取key的值为1表示获取了锁
• 客户端B也去请求服务器获取key的值为2表示获取锁失败
• 客户端A执行代码完成，删除锁
• 客户端B在等待一段时间后在去请求的时候获取key的值为1表示获取锁成功
• 客户端B执行代码完成，删除锁

remark

加入过期时间是为了防止意外退出，锁没有删除，锁一直存在，以至于无法再次获取锁资源

demo

• $redis->incr($key);
• $redis->expire($key, $ttl); //设置生成时间为1秒

缺点
借住Expire设置，不再是原子操作。

SETNX

实现思路

如果key不存在，则将key设置为value，如果key已存在，则SETNX不做任何操作

实现方式

• 客户端A请求服务端设置key的值，如果设置成功，表示加锁成功
• 客户端B请求服务器设置key的值，如果返回失败，表示加锁失败
• 客户端A执行代码完成，删除锁
• 客户端B在等待一段时间后再去请求设置key值，设置成功
• 客户端B执行代码完成，删除锁

demo

• $redis->setNX($Kkey, $value);
• $redis->expire($key, $ttl);

缺点
不是原子操作

非原子性潜在问题：无法实现互斥，出现单点故障时，比如说如果Redis主机坏了怎么办？好吧，
让我们增加一个假设！如果主机不可用，我们增加一个备机，请使用它。不幸的是，这是不可行的。
这样做我们就无法实现互斥的安全属性，因为Redis复制是异步的。

场景描述

• 客户机A获取主机中的锁。
• 在向从机发送对密钥的写入之前，主机崩溃。
• 备机被提升为主机。
• 客户端B获取已为其持有锁的同一资源A的锁。违反安全规定！(在A拥有锁的同时，B也用用了锁)
• 有时，在特殊情况下，比如在故障期间，多个客户机可以同时持有锁，这是非常好的。
  如果是这种情况，则可以使用基于复制的解决方案。否则，我们建议实现本文档中描述的解决方案。

SET

实现思路

设置key的同时，这只过期时间

实现方式

• 客户端A请求服务器设置key的值，如果设置成功就表示加锁成功
• 客户端B也去请求服务器设置key的值，如果返回失败，那么就代表加锁失败
• 客户端A执行代码完成，删除锁
• 客户端B在等待一段时间后在去请求设置key的值，设置成功
• 客户端B执行代码完成，删除锁

demo
$redis->set($key, $value, array(‘nx’, ‘ex’ => $ttl)); //ex表示秒

存在问题

以上几种方式仍存在的问题

1. redis发现锁失败了要怎么办？中断请求还是循环请求？
2. 循环请求的话，如果有一个获取了锁，其它的在去获取锁的时候，是不是容易发生抢锁的可能？
3. 锁提前过期后，客户端A还没执行完，然后客户端B获取到了锁，这时候客户端A执行完了，会不会在删锁的时候把B的锁给删(非原子操作的影响)

解决办法

针对问题1：使用循环请求，循环请求去获取锁
　　针对问题2：针对第二个问题，在循环请求获取锁的时候，加入睡眠功能，等待几毫秒在执行循环
　　针对问题3：在加锁的时候存入的key是随机的。这样的话，每次在删除key的时候判断下存入的key里的value和自己存的是否一样

　do { //针对问题1，使用循环
    $timeout = 10;
    $roomid = 10001;
    $key = 'room_lock';
    $value = 'room_'.$roomid; //分配一个随机的值针对问题3
    $isLock = Redis::set($key, $value, 'ex', $timeout, 'nx');//ex 秒
    if ($isLock) {
        if (Redis::get($key) == $value) { //防止提前过期，误删其它请求创建的锁
        　　//执行内部代码
       　　 Redis::del($key);
       　　 continue;//执行成功删除key并跳出循环
    　　 }
　　} else {
   　　 usleep(5000); //睡眠，降低抢锁频率，缓解redis压力，针对问题2
　　}
} while(!$isLock);

官方提供分布式redis锁说明

参考

【锁】redis加锁的几种方法
线程安全之原子操作
原子操作