基于setnx命令的分布式鎖

1. 加鎖

使用 Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖，最直接的想法是利用 setnx 和 expire 命令實(shí)現(xiàn)加鎖。

在 Redis 中，setnx 是「set if not exists」如果不存在，則 setnx 的意思，當(dāng)一個線程執(zhí)行 setnx 返回 1，說明 key 不存在，該線程獲得鎖；當(dāng)一個線程執(zhí)行 setnx 返回 0，說明 key 已經(jīng)存在，那么獲取鎖失敗。

SETNX lockKey uniqueValue
(integer) 1
SETNX lockKey uniqueValue
(integer) 0

2. 釋放鎖

釋放鎖的話，直接通過 DEL 命令刪除對應(yīng)的 key 即可。

DEL lockKey
(integer) 1

為了防止誤刪到其他的鎖，這里我們建議使用 Lua 腳本通過 key 對應(yīng)的 value（唯一值）來判斷。選用 Lua 腳本是為了保證解鎖操作的原子性。因?yàn)?Redis 在執(zhí)行 Lua 腳本時(shí)，可以以原子性的方式執(zhí)行，從而保證了鎖釋放操作的原子性。

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0

釋放鎖時(shí)，先比較鎖對應(yīng)的 value 值是否相等，value值可以在加鎖的時(shí)候把當(dāng)前的線程 ID 當(dāng)做value，并在刪除之前驗(yàn)證 key 對應(yīng)的 value 是不是自己線程的 ID，避免鎖的誤釋放

3. setnx缺點(diǎn)

setnx 的 key 必須設(shè)置一個超時(shí)時(shí)間，以保證即使沒有被顯式釋放，這把鎖也要在一定時(shí)間后自動釋放?？梢允褂胑xpire命令設(shè)置鎖超時(shí)時(shí)間

4. 存在問題：

setnx 和 expire 不是原子性的操作，假設(shè)某個線程執(zhí)行setnx 命令，成功獲得了鎖，但是還沒來得及執(zhí)行expire 命令，服務(wù)器就掛掉了，這樣一來，這把鎖就沒有設(shè)置過期時(shí)間了，變成了死鎖，別的線程再也沒有辦

法獲得鎖了。
解決方案：redis的set命令支持在獲取鎖的同時(shí)設(shè)置key的過期時(shí)間

基于set命令的分布式鎖

Redis 從 2.6.12 起，SET 涵蓋了 SETEX 的功能，并且 SET 本身已經(jīng)包含了設(shè)置過期時(shí)間的功能

使用set命令加鎖并設(shè)置鎖過期時(shí)間：

127.0.0.1:6379> SET lockKey uniqueValue EX 3 NX
OK

lockKey：加鎖的鎖名；
uniqueValue：能夠唯一標(biāo)示鎖的隨機(jī)字符串；
NX：只有當(dāng) lockKey 對應(yīng)的 key 值不存在的時(shí)候才能 SET 成功；
EX：過期時(shí)間設(shè)置（秒為單位）EX 3 標(biāo)示這個鎖有一個 3 秒的自動過期時(shí)間。與 EX 對應(yīng)的是 PX（毫秒為單位），這兩個都是過期時(shí)間設(shè)置。
一定要保證設(shè)置指定 key 的值和過期時(shí)間是一個原子操作?。?！ 不然的話，依然可能會出現(xiàn)鎖無法被釋放的問題。

不過，這種解決辦法同樣存在漏洞：如果操作共享資源的時(shí)間大于過期時(shí)間，就會出現(xiàn)鎖提前過期的問題，進(jìn)而導(dǎo)致分布式鎖直接失效。如果鎖的超時(shí)時(shí)間設(shè)置過長，又會影響到性能。

為了解決這個問題，我們可以讓獲得鎖的線程開啟一個守護(hù)線程，用來給快要過期的鎖“續(xù)期”。在JAVA的Redisson包中有一個”看門狗”機(jī)制，已經(jīng)幫我們實(shí)現(xiàn)了這個功能。

redission看門狗分布式鎖

Redisson 中的分布式鎖自帶自動續(xù)期機(jī)制，使用起來非常簡單，原理也比較簡單，其提供了一個專門用來監(jiān)控和續(xù)期鎖的 Watch Dog（ 看門狗），如果操作共享資源的線程還未執(zhí)行完成的話，Watch Dog 會不斷地延長鎖的過期時(shí)間，進(jìn)而保證鎖不會因?yàn)槌瑫r(shí)而被釋放。

1.加鎖機(jī)制

• 線程去獲取鎖，獲取成功：執(zhí)行l(wèi)ua腳本，保存數(shù)據(jù)到redis數(shù)據(jù)庫。
• 此時(shí)另外一個線程去獲取鎖，可以一直通過while循環(huán)嘗試獲取鎖(鎖重試)，
  如果在獲取鎖的最大等待時(shí)間內(nèi)加鎖成功，執(zhí)行l(wèi)ua腳本，保存數(shù)據(jù)到redis數(shù)據(jù)庫。如果失敗，則返回加鎖失敗。

2.watch dog自動延期機(jī)制：

Redisson在獲取鎖之后，會維護(hù)一個看門狗線程，在每一個鎖設(shè)置的過期時(shí)間的1/3處，如果線程還沒執(zhí)行完任務(wù)，則不斷延長鎖的有效期。剛開始鎖的過期時(shí)間默認(rèn)是30秒，可以通過 lockWactchdogTimeout 參數(shù)來改變。

每過 10 秒，看門狗就會執(zhí)行續(xù)期操作，將鎖的超時(shí)時(shí)間重置為 30 秒。看門狗續(xù)期前也會先判斷是否需要執(zhí)行續(xù)期操作，需要才會執(zhí)行續(xù)期，否則取消續(xù)期操作。

看門狗啟動后，對整體性能也會有一定影響，默認(rèn)情況下看門狗線程是不啟動的。如果使用redisson進(jìn)行加鎖的同時(shí)設(shè)置了鎖的過期時(shí)間，也會導(dǎo)致看門狗機(jī)制失效。

加鎖的時(shí)間默認(rèn)是30秒，如果加鎖的業(yè)務(wù)沒有執(zhí)行完，那么每隔 30 ÷ 3 = 10秒，就會進(jìn)行一次續(xù)期，把鎖重置成30秒，保證解鎖前鎖不會自動失效。

3.redisson分布式鎖的關(guān)鍵點(diǎn)：

• 對key不設(shè)置過期時(shí)間，由Redisson在加鎖成功后給維護(hù)一個watchdog看門狗，watchdog負(fù)責(zé)定時(shí)監(jiān)聽并處理，在鎖沒有被釋放且快要過期的時(shí)候自動對鎖進(jìn)行續(xù)期，保證解鎖前鎖不會自動失效
• 通過Lua腳本實(shí)現(xiàn)了加鎖和解鎖的原子操作，底層是使用setnx和lua腳本
• 通過記錄獲取鎖的客戶端id，每次加鎖時(shí)判斷是否是當(dāng)前客戶端已經(jīng)獲得鎖，實(shí)現(xiàn)了可重入鎖。

Redisson 的分布式可重入鎖 RLock 為例來說明如何使用 Redisson 實(shí)現(xiàn)分布式鎖：

public String testLock() throws InterruptedException {
    RLock lock = redissonClient.getLock("it_lock");
    //嘗試獲取鎖，tryLock參數(shù)分別是：獲取鎖的最大等待時(shí)間(期間重試) ,鎖自動釋放時(shí)間，時(shí)間單位
    //lock.tryLock(10, 30,TimeUnit.SECONDS); //設(shè)置鎖釋放時(shí)間 不會續(xù)期操作
    boolean isLock = lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS); //沒有設(shè)置鎖釋放時(shí)間 守護(hù)線程會自動續(xù)期
    //是否成功
    if(isLock){
        try {
            //業(yè)務(wù)邏輯
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    return "finish";
}

指定鎖超時(shí)時(shí)間，不會使用自動續(xù)期機(jī)制

lock.tryLock(10, 30,TimeUnit.SECONDS); //設(shè)置鎖釋放時(shí)間 不會續(xù)期操作

只有未指定鎖超時(shí)時(shí)間，才會使用到 Watch Dog 自動續(xù)期機(jī)制。

   // 手動給鎖設(shè)置過期時(shí)間，不具備 Watch Dog 自動續(xù)期機(jī)制
   lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);

如果使用 Redis 來實(shí)現(xiàn)分布式鎖的話，還是比較推薦直接基于 Redisson 來做的

到此這篇關(guān)于redis和redisson實(shí)現(xiàn)分布式鎖的文章就介紹到這了,更多相關(guān)redis和redisson實(shí)現(xiàn)分布式鎖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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