Redis - 实现分布式锁的阶段演进

①演进阶段一

获得锁就执行业务逻辑，没有获得锁就继续调用这个方法形成一个自旋，就类似于synchronized。

伪代码：

public void getData(){
    boolean lock = redisTemplate.opsForValue.setUfAbsent("lock","1111");
    if(lock){
        // 执行业务..
        
        // 删除锁
        redisTemplate.delete("lock");  
    }else{
         // 休眠一段时间
        // 继续调用getData，等待锁的释放
        getData();
    }
}

存在问题：

setnx占好了位，业务代码异常或者程序在页面过程中宕机。没有执行删除锁逻辑，这就造成了死锁。

解决方法：

给锁设置一个过期时间，即使代码异常或是程序宕机，锁都会因为过期时间到了自动删除。

②演进阶段二

解决阶段一的问题。

伪代码：

public void getData(){
    boolean lock = redisTemplate.opsForValue.setUfAbsent("lock","1111");
    if(lock){
        // 设置过期时间
        redisTemplate.expire("lock",180,TimeUnit.SECONDS);
        
        // 执行业务..
        
        // 删除锁
        redisTemplate.delete("lock");  
    }else{
        // 休眠一段时间
        // 继续调用getData，等待锁的释放
        getData();
    }
}

存在问题：

获得锁之后，正要去设置过期时间，这是服务宕机/断电，这个时间还没设置上去，又导致了死锁。

解决方法：

这就需要保证设置value和过期时间是原子性操作，这就需要使用Redis的setnx ex命令。
原来将键key设定为指定的“字符串”值，如果 key 已经保存了一个值，那么这个操作会直接覆盖原来的值，并且忽略原始类型。
在2.6.12版本开始，redis为SET命令增加了一系列选项:

EX seconds              设置键key的过期时间，单位时秒
PX milliseconds         设置键key的过期时间，单位时毫秒
NX                      只有键key不存在的时候才会设置key的值
XX                      只有键key存在的时候才会设置key的值

命令：

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

③演进阶段三

解决阶段二的问题。

伪代码：

public void getData(){
    // 设置了过期时间 - 180s
    boolean lock = redisTemplate.opsForValue.setUfAbsent("lock","1111",180,TimeUnit.SECONDS);
    if(lock){
        // 执行业务...
        
        // 删除锁
        redisTemplate.delete("lock");  
    }else{
        // 休眠一段时间
        // 继续调用getData，等待锁的释放
    }
}

存在问题：

如果由于业务时间很长，锁自己过期了，我们直接删除，有可能把别人正在持有的锁删除了。

场景：

比如我们执行一个业务，线程1拿到了Redis锁，Redis锁过期时间是180s，我们这个业务却执行了300s，也就是说，我们执行到180s的时候，锁已经过期了，那另外一个线程2拿到了锁，等我们线程1业务执行完的时候，线程2业务还在执行中，线程1要去删锁，这时删除的锁其实是线程2的。

解决方法：

使用随机的大字符串作为value值，删除前先对比value值是否相同，相同就删除。

④演进阶段四

解决阶段三的问题。

伪代码：

public void getData(){
    // 使用UUID生成不重复值
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    boolean lock = redisTemplate.opsForValue.setUfAbsent("lock",uuid,180,TimeUnit.SECONDS);
    if(lock){
        // 执行业务...
        
        // 判断uuid是否相同
        String str = redisTemplate.get("lock");
       if(uuid.equals(str){ // 相同，就删除锁
           redisTemplate.delete("lock"); 
       }
    }else{
        // 休眠一段时间
        // 继续调用getData，等待锁的释放
    }
}

解决方法：

保证对比value值和删除value值是一个原子性操作，使用Redis+Lua脚本来完成。

⑤演进阶段五

解决阶段四的问题，最终形态。

伪代码：

public void getData(){
    // 使用UUID生成不重复值
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    boolean lock = redisTemplate.opsForValue.setUfAbsent("lock",uuid,180,TimeUnit.SECONDS);
    if(lock){
        try{
            // 执行业务...
        }finally{
            // Lua脚本 - 2个参数 key和value
           String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
           Long result = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(script,Long.class),Arrays.asList("lock"),uuid);
       }
    }else{
        // 休眠一段时间
        // 继续调用getData，等待锁的释放
    }
}

存在问题：

锁的过期时间，如果业务没执行完，锁应该续期，最简单的解决方法就是把锁的过期时间设置大一点。

分布式锁框架

分布式锁框架Redisson，基于Redis实现的各种分布式锁。
Redisson的GitHub地址