在构建分布式系统时,分布式锁是一个非常关键的组件。今天,我们来聊聊如何在 Redis 中实现分布式锁,尤其是通过 setnx
命令和一些额外措施来确保锁的可靠性。
setnx
加过期时间实现分布式锁首先,我们可以通过 Redis 的 setnx
命令来实现基本的分布式锁。setnx
是 “set if not exists” 的缩写,它会在指定的键不存在时才进行设置,这样就确保了锁的唯一性。代码如下:
@Override
public void testLock() {
// 尝试获取锁
Boolean ifAbsent = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "lock");
// 如果获取到锁,执行相应的业务逻辑
if (ifAbsent) {
// 从 Redis 中获取当前的数值
String value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
if (StringUtils.isBlank(value)) {
return;
}
// 将值加一并存回 Redis
int num = Integer.parseInt(value);
redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
// 业务逻辑执行完毕,释放锁
redisTemplate.delete("lock");
} else {
// 未获取到锁时,等待一段时间后重试
try {
Thread.sleep(100);
this.testLock();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
问题:
如果在业务执行过程中出现异常,锁可能无法被正常释放,从而导致死锁。
解决方案:
为锁设置一个过期时间,确保锁能够自动释放。
// 获取锁并设置过期时间
Boolean ifAbsent = redisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent("lock", "lock", 10, TimeUnit.SECONDS);
虽然我们通过设置过期时间解决了锁无法释放的问题,但还有另一个隐患:锁可能会被误删。假设业务逻辑执行的时间较长,锁在业务执行过程中自动过期并被新的请求获取,这时原来的请求在完成后释放锁,可能会误删其他请求持有的锁。
为了解决这个问题,我们可以在加锁时为锁的值设置一个唯一标识符(如 UUID),并在释放锁时验证该标识符是否匹配。代码如下:
@Override
public void testLock() {
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean ifAbsent = redisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
if (ifAbsent) {
String value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
if (StringUtils.isBlank(value)) {
return;
}
int num = Integer.parseInt(value);
redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
// 释放锁时,先检查锁的标识符是否匹配
String redisUuid = redisTemplate.opsForValue().get("lock");
if (uuid.equals(redisUuid)) {
redisTemplate.delete("lock");
}
} else {
try {
Thread.sleep(100);
this.testLock();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
即使使用 UUID 防止误删锁,还是会有一个问题:获取锁和释放锁的操作并不具备原子性,可能在并发环境下出现竞态条件。为了彻底解决这个问题,我们可以使用 Redis 的 LUA 脚本来保证这些操作的原子性。LUA 脚本可以将获取锁和释放锁的逻辑合并为一个原子操作,代码如下:
@Override
public void testLock() {
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean ifAbsent = redisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
if (ifAbsent) {
String value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
if (StringUtils.isBlank(value)) {
return;
}
int num = Integer.parseInt(value);
redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
// 使用 LUA 脚本来释放锁,确保操作的原子性
DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
String script = "if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call(\"del\",KEYS[1]) else return 0 end";
redisScript.setScriptText(script);
redisScript.setResultType(Long.class);
redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList("lock"), uuid);
} else {
try {
Thread.sleep(100);
this.testLock();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
要实现一个可靠的分布式锁,我们需要确保锁的实现满足以下几个关键条件:
通过 Redis 的 setnx
命令配合过期时间、UUID 以及 LUA 脚本,我们可以构建一个可靠的分布式锁,满足上述所有条件。这种锁在高并发环境下能够有效防止资源竞争,保证系统的稳定性。