一 前言

redis在分布式應(yīng)用十分廣泛，本篇文章也是互聯(lián)網(wǎng)面試的重點內(nèi)容，讀者至少需要知道為什么需要分布式鎖，分布式鎖的實現(xiàn)原理，分布式鎖的應(yīng)用場景，在使用分布式鎖時遇到哪些問題?你是如何解決的，如果讀者能掌握以上問題，那么關(guān)于這道面試題，你也就基本過關(guān)了；

二 分布式鎖的產(chǎn)生背景

分布式鎖對應(yīng)的是多個應(yīng)用，每個應(yīng)用中都可能會處理相同的數(shù)據(jù)，如果多個應(yīng)用對用一個操作進行了重復(fù)操作，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致，數(shù)據(jù)重復(fù)問題，于是分布式鎖應(yīng)用而生，通常你可以理解為多線程中的synchronized

三 分布式鎖的應(yīng)用場景

多臺機器都能執(zhí)行某個任務(wù)，如果限制任務(wù)每次只能被一臺機器執(zhí)行，不能重復(fù)執(zhí)行，就可以用分布式鎖來做標(biāo)記秒殺場景，要求并發(fā)量很高，那么同一件商品只能被一個用戶搶到，就可以使用分布式鎖實現(xiàn)比較敏感的數(shù)據(jù)比如金額修改，同一時間只能有一個人操作，如果2個人同時修改金額，一個加一個減金額，為了防止同時操作造成數(shù)據(jù)不一致，就可以使用分布式鎖實現(xiàn)

四 分布式鎖的實現(xiàn)

4.1 分布式鎖的實現(xiàn)方式

• 基于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)分布式鎖
• 基于緩存（redis，memcached，tair）實現(xiàn)分布式鎖
• 基于Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖

4.2 分布式鎖使用原理

每個應(yīng)用對敏感數(shù)據(jù)進行操作時都需要向獲取一個鎖，持有鎖的應(yīng)用才能對數(shù)據(jù)進行操作，保證在同一時間內(nèi)只有一臺應(yīng)用能對數(shù)據(jù)進行操作；

4.3 分布式鎖實現(xiàn)過程

基本實現(xiàn)思路：

redis分布式實現(xiàn)是基于 命令setnx key value ， 其意指 若該鍵不存在則創(chuàng)建鍵，這就保證了redis中只有一個該鍵，故應(yīng)用誰先獲得該鍵，誰就拿到了鎖的權(quán)限；然后業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完畢則需要使用 del key 刪除鍵，表示釋放鎖；

出現(xiàn)了問題：

如果一臺業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完畢，程序出現(xiàn)異常，則鎖會一直存在，沒有得到釋放，其它應(yīng)用就會無法獲得鎖，此時就會造成死鎖問題；

改進方式：

拿到鎖之后，給鎖加上一個過期時間，也就是 expire key seconds 指令；此時避免了死鎖問題，但是由于業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行的時間不同，過期的時間設(shè)置也是一個問題，故通常分布式鎖不能應(yīng)用于業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行較長的程序；

出現(xiàn)問題：

由于redis 每條指令都是原子性操作，但由于setnx 和 expire 是2 條指令，如果在執(zhí)行setnx后程序出現(xiàn)問題expire指令未得到執(zhí)行就會造成死鎖問題；

解決問題：

redis2.8版本之后引入了指令 set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX] ,該指令可以同時執(zhí)行 setnx 和 expire ，于是解決了死鎖問題；

參數(shù)列表解釋

• EX seconds: 設(shè)定過期時間，單位為秒
• PX milliseconds: 設(shè)定過期時間，單位為毫秒
• NX: key不存在時設(shè)置值
• XX: key存在時設(shè)置值
  

使用jedis客戶端實現(xiàn)分布式鎖方式

public boolean lock(Jedis jedis,String key,String val,int expireTime){
  String lock = jedis.set(key, val, "NX", "PX",
      expireTime);
  return "OK".equals(lock);
}

關(guān)于未獲得鎖的解決思路：

可以直接拋出異常讓客戶重試

可以使用延遲隊列

五 分布式鎖的超時問題

問題：

如果在加鎖和釋放鎖之間，業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行時間太長，導(dǎo)致超出了鎖的超時限制，就會出現(xiàn)鎖過期問題；換句話說，就是第一臺應(yīng)用執(zhí)行了業(yè)務(wù)，導(dǎo)致鎖過期；第二臺應(yīng)用此時可以獲得鎖，進行執(zhí)行業(yè)務(wù)，此時第一臺應(yīng)用釋放了鎖，第二臺應(yīng)用在執(zhí)行業(yè)務(wù)的時第三臺應(yīng)用獲得了鎖執(zhí)行業(yè)務(wù)，導(dǎo)致在執(zhí)行過程中，會有2臺應(yīng)用在同時執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯；

解決思路：

在釋放鎖的時候出現(xiàn)了問題，即每臺應(yīng)用都可以釋放鎖，這會造成1應(yīng)用的鎖釋放了2應(yīng)用鎖的問題，換句話說，很多人手中持有的鑰匙是通用的，都可以開同一個門；為了避免這個問題，就是1 應(yīng)用只能釋放1應(yīng)用上的鎖，2應(yīng)用只能釋放2應(yīng)用上的鎖，則需要對釋放鎖進行身份校驗；由于上鎖的時候key是唯一，但value可以不同，所以可以根據(jù)value進行身份的唯一標(biāo)識，隨機數(shù)就是一個很好的選擇 ：

String value = UUID.randomUUID().toString();

由于考慮到匹配到value校驗和del不是同一個操作，故需要使用Lua腳本實現(xiàn)多條指令的原子性執(zhí)行；

jedis釋放鎖實現(xiàn)方式：

public void unlock(Jedis jedis,String key,String value) {
    String script_command = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
        "return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
    // 解鎖
    jedis.eval(script_command, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(value));
    
  }

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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