巧用Redis实现分布式锁详细介绍

前言

无论是synchronized还是lock，都运行在线程级别上，必须运行在同一个jvm中。如果竞争资源的进程不在同一个jvm中时，这样线程锁就无法起到作用，必须使用分布式锁来控制多个进程对资源的访问。

分布式锁的实现一般有三种方式，使用mysql数据库行锁，基于redis的分布式锁，以及基于zookeeper的分布式锁。本文中我们重点看一下redis如何实现分布式锁。

首先，看一下用于实现分布式锁的两个redis基础命令：

setnx key value

这里的setnx，是"set if not exists"的缩写，表示当指定的key值不存在时，为key设定值为value。如果key存在，则设定失败。

setex key timeout value

setex命令为指定的key设置值及其过期时间（以秒为单位）。如果key已经存在，setex命令将会替换旧的值。

基于这两个指令，我们能够实现：

使用setnx 命令，保证同一时刻只有一个线程能够获取到锁使用setex 命令，保证锁会超期释放，从而不因一个线程长期占有一个锁而导致死锁。

这里将两个命令结合在一起使用的原因是，在正常情况下，如果只使用setnx 命令，使用完成后使用delete命令删除锁进行释放，不存在什么问题。但是如果获取分布式锁的线程在运行中挂掉了，那么锁将不被释放。如果使用setex 设置了过期时间，即使线程挂掉，也可以自动进行锁的释放。

手写redis分布式锁

接下来，我们基于redis+spring手写实现一个分布式锁。首先配置jedis连接池：

@configuration
public class config {
    @bean
    public jedispool jedispool(){
        jedispoolconfig jedispoolconfig=new jedispoolconfig();
        jedispoolconfig.setmaxidle(100);
        jedispoolconfig.setminidle(1);
        jedispoolconfig.setmaxwaitmillis(2000);
        jedispoolconfig.settestonborrow(true);
        jedispoolconfig.settestonreturn(true);
        jedispool jedispool=new jedispool(jedispoolconfig,"127.0.0.1",6379);
        return  jedispool;
    }
}

实现redislock分布式锁：

public class redislock implements lock {
    @autowired
    jedispool jedispool;

    private static final string key = "lock";
    private threadlocal<string> threadlocal = new threadlocal<>();

    @override
    public void lock() {
        boolean b = trylock();
        if (b) {
            return;
        }
        try {
            timeunit.milliseconds.sleep(50);
        } catch (exception e) {
            e.printstacktrace();
        }
        lock();//递归调用
    }

    @override
    public boolean trylock() {
        setparams setparams = new setparams();
        setparams.ex(10);
        setparams.nx();
        string s = uuid.randomuuid().tostring();
        jedis resource = jedispool.getresource();
        string lock = resource.set(key, s, setparams);
        resource.close();
        if ("ok".equals(lock)) {
            threadlocal.set(s);
            return true;
        }
        return false;
    }

    //解锁判断锁是不是自己加的
    @override
    public void unlock(){
        //调用lua脚本解锁
        string script="if redis.call(\"get\",keys[1]==argv[1] then\n"+
                "   return redis.call(\"del\",keys[1])\n"+
                "else\n"+
                "   return 0\n"+
                "end";
        jedis resource = jedispool.getresource();
        object eval=resource.eval(script, arrays.aslist(key),arrays.aslist(threadlocal.get()));
        if (integer.valueof(eval.tostring())==0){
            resource.close();
            throw new runtimeexception("解锁失败");
        }
        /*
        *不写成下面这种也是因为不是原子操作,和ex、nx相同
        string s = resource.get(key);
        if (threadlocal.get().equals(s)){
            resource.del(key);
        }
        */
        resource.close();
    }

    @override
    public void lockinterruptibly() throws interruptedexception {
    }

    @override
    public boolean trylock(long time, timeunit unit) throws interruptedexception {
        return false;
    }

    @override
    public condition newcondition() {
        return null;
    }
}

简单对上面代码中需要注意的地方做一解释：

加锁过程中，使用setparams 同时设置nx和ex的值，保证原子操作通过threadlocal保存key对应的value，通过value来判断锁是否当前线程自己加的，避免线程错乱解锁释放锁的过程中，使用lua脚本进行删除，保证redis在执行此脚本时不执行其他操作，从而保证操作的原子性

但是，这段手写的代码可能会存在一个问题，就是不能保证业务逻辑一定能被执行完成，因为设置了锁的过期时间可能导致过期。

redisson

基于上面存在的问题，我们可以使用redisson分布式可重入锁。redisson内部提供了一个监控锁的看门狗，它的作用是在redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期。

引入依赖：

<dependency>
    <groupid>org.redisson</groupid>
    <artifactid>redisson</artifactid>
    <version>3.10.7</version>
</dependency>

配置redissonclient，然后我们对常用方法进行测试。

@configuration
public class redissonconfig {
    @bean
    public redissonclient redissonclient(){
        config config=new config();
        config.usesingleserver().setaddress("redis://127.0.0.1:6379");
        redissonclient redissonclient= redisson.create(config);
        return redissonclient;
    }
}

lock()

先写一个测试接口：

@getmapping("/lock")
public string test() {
    rlock lock = redissonclient.getlock("lock");
    lock.lock();
    system.out.println(thread.currentthread().getname()+" get redisson lock");

    try {
        system.out.println("do something");
        timeunit.seconds.sleep(20);
    } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
    }
    lock.unlock();
    system.out.println(thread.currentthread().getname()+ " release lock");

   return "locked";
}

进行测试，同时发送两个请求，redisson锁生效：

lock(long leasetime, timeunit unit)

redisson可以给lock()方法提供leasetime参数来指定加锁的时间，超过这个时间后锁可以自动释放。测试接口：

@getmapping("/lock2")
public string test2() {
    rlock lock = redissonclient.getlock("lock");
    lock.lock(10,timeunit.seconds);
    system.out.println(thread.currentthread().getname()+" get redisson lock");

    try {
        system.out.println("do something");
        timeunit.seconds.sleep(20);
    } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
    }
    system.out.println(thread.currentthread().getname()+ " release lock");
    return "locked";
}

运行结果：

可以看出，在第一个线程还没有执行完成时，就释放了redisson锁，第二个线程进入后，两个线程可以同时执行被锁住的代码逻辑。这样可以实现无需调用unlock方法手动解锁。

trylock(long waittime, long leasetime, timeunit unit)

trylock方法会尝试加锁，最多等待waittime秒，上锁以后过leasetime秒自动解锁；如果没有等待时间，锁不住直接返回false。

@getmapping("/lock3")
public string test3() {
    rlock lock = redissonclient.getlock("lock");
    try {
        boolean res = lock.trylock(5, 30, timeunit.seconds);
        if (res){
            try{
                system.out.println(thread.currentthread().getname()+" 获取到锁，返回true");
                system.out.println("do something");
                timeunit.seconds.sleep(20);
            }finally {
                lock.unlock();
                system.out.println(thread.currentthread().getname()+" 释放锁");
            }
        }else {
            system.out.println(thread.currentthread().getname()+" 未获取到锁，返回false");
        }
    } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
    }
    return "lock";
}

运行结果：

可见在第一个线程获得锁后，第二个线程超过等待时间仍未获得锁，返回false放弃获得锁的过程。

除了以上单机redisson锁以外，还支持我们之前提到过的哨兵模式和集群模式，只需要改变config的配置即可。以集群模式为例：

@bean
public redissonclient redissonclient(){
    config config=new config();
    config.useclusterservers().addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7000")
        .addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7001")
        .addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7002")
        .addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7003")
        .addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7004")
        .addnodeaddress("redis://172.20.5.170:7005");
    redissonclient redissonclient = redisson.create(config);
    return redissonclient;
}

redlock红锁

下面介绍一下redisson红锁redissonredlock，该对象也可以用来将多个rlock对象关联为一个红锁，每个rlock对象实例可以来自于不同的redisson实例。

redissonredlock针对的多个redis节点，这多个节点可以是集群，也可以不是集群。当我们使用redissonredlock时，只要在大部分节点上加锁成功就算成功。看一下使用：

@getmapping("/testredlock")
public void testredlock() {
    config config1 = new config();
    config1.usesingleserver().setaddress("redis://172.20.5.170:6379");
    redissonclient redissonclient1 = redisson.create(config1);

    config config2 = new config();
    config2.usesingleserver().setaddress("redis://172.20.5.170:6380");
    redissonclient redissonclient2 = redisson.create(config2);

    config config3 = new config();
    config3.usesingleserver().setaddress("redis://172.20.5.170:6381");
    redissonclient redissonclient3 = redisson.create(config3);

    string resourcename = "redlock";
    rlock lock1 = redissonclient1.getlock(resourcename);
    rlock lock2 = redissonclient2.getlock(resourcename);
    rlock lock3 = redissonclient3.getlock(resourcename);

    redissonredlock redlock = new redissonredlock(lock1, lock2, lock3);
    boolean islock;
    try {
        islock = redlock.trylock(5, 30, timeunit.seconds);
        if (islock) {
            system.out.println("do something");
            timeunit.seconds.sleep(20);
        }
    } catch (exception e) {
        e.printstacktrace();
    } finally {
        redlock.unlock();
    }
}

相对于单redis节点来说，redissonredlock的优点在于防止了单节点故障造成整个服务停止运行的情况；并且在多节点中锁的设计，及多节点同时崩溃等各种意外情况有自己独特的设计方法。使用redissonredlock，性能方面会比单节点redis分布式锁差一些，但可用性比普通锁高很多。

总结

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