redis分布式锁之可重入锁的实现代码

上篇，有一个问题，它不可重入。

所谓不可重入锁，即若当前线程执行某个方法已经获取了该锁，那么在方法中尝试再次获取锁时，就会获取不到被阻塞。 同一个人拿一个锁 ，只能拿一次不能同时拿2次。

1、什么是可重入锁？它有什么作用？

可重入锁，也叫做递归锁，指的是在同一线程内，外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然可以获取到该锁。 说白了就是同一个线程再次进入同样代码时，可以再次拿到该锁。 它的作用是：防止在同一线程中多次获取锁而导致死锁发生。

2、那么java中谁实现了可重入锁了？

在java的编程中synchronized 和 reentrantlock都是可重入锁。我们可以参考reentrantlock的代码

3、基于reentrantlock的可重入锁

reentrantlock，是一个可重入且独占式的锁，是一种递归无阻塞的同步锁。

3.1、看个reentrantlock的例子

3.2、执行结果

16:35:58.051 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------lock()执行后，getstate()的值：1 lock.islocked():true
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------递归1次--------
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------lock()执行后，getstate()的值：2 lock.islocked():true
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------递归2次--------
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------lock()执行后，getstate()的值：3 lock.islocked():true
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------递归3次--------
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------unlock()执行后，getstate()的值：2 lock.islocked():true
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------unlock()执行后，getstate()的值：1 lock.islocked():true
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - --------unlock()执行后，getstate()的值：0 lock.islocked():false
16:35:58.055 [main] info com.test.reentrantlockdemo - 执行完dosomething方法 是否还持有锁：false

3.3、 从上面栗子可以看出reentrantlock是可重入锁，那么他是如何实现的了，我们看下源码就知道了

reentrantlock的加锁流程是：
1，先判断是否有线程持有锁，没有加锁进行加锁
2、如果加锁成功，则设置持有锁的线程是当前线程
3、如果有线程持有了锁，则再去判断，是否是当前线程持有了锁
4、如果是当前线程持有锁，则加锁数量（state）+1

看reentrantlock的解锁代码我们知道，每次释放锁的时候都对state减1，
当c值等于0的时候，说明锁重入次数也为0了，
最终设置当前持有锁的线程为null,state也设置为0，锁就释放了。

4、那么redis要怎么实现可重入的操作了？

看reentrantlock的源码我们知道，它是加锁成功了，记录了当前持有锁的线程，并通过一个int类型的数字，来记录了加锁次数。

我们知道reentrantlock的实现原理了，那么redis只要下面两个问题解决，就能实现重入锁了：
1、怎么保存当前持有的线程
2、加锁次数（重入了多少次），怎么记录维护

4.1、第一个问题：怎么保存当前持有的线程

1.上一篇文章我们用的是redis 的set命令存的是string类型，他能保存当前持有的线程吗？
valus值我们可以保存当前线程的id来解决。
2. 但是集群环境下我们线程id可能是重复了那怎么解决？
项目在启动的生成一个全局进程id，使用进程id+线程id 那就是唯一的了

4.2、第二个问题：加锁次数（重入了多少次），怎么记录维护

他能记录下来加锁次数吗？
如果valus值存的格式是：系进程id+线程id+加锁次数，那可以实现

存没问题了，但是重入次数要怎么维护了， 它肯定要保证原子性的，能解决吗？
好像用java代码或者lua脚本都没法解决，因为都是实现都需要两步来维护这个重入次数的

• 第一步：先获取到valus值，把取到加锁次数+1
• 第二部：把新的值再设置进去
• 在执行第二步操作之前，如果这个key失效了（设置持有锁超时了），如果还能再设置进去，就会有并发问题了

5、我们已经知道set是不支持重入锁的，但我们需要重入锁，怎么办呢？

目前对于redis的重入锁业界还是有很多解决方案的，最流行的就是采用redisson。

6、什么是 redisson？

redisson是redis官方推荐的java版的redis客户端。 它基于java实用工具包中常用接口，为使用者提供了一系列具有分布式特性的常用工具类。 它在网络通信上是基于nio的netty框架，保证网络通信的高性能。 在分布式锁的功能上，它提供了一系列的分布式锁；如：可重入锁（reentrant lock）、公平锁（fair lock、联锁（multilock）、 红锁（redlock）、 读写锁（readwritelock）等等。

redisson github地址

7、redisson的分布锁如何使用

引入依赖包

代码

执行结果

2021-05-23 22:49:01.322 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] org.redisson.version : redisson 3.15.5
2021-05-23 22:49:01.363 info 69041 --- [sson-netty-5-22] o.r.c.pool.masterconnectionpool : 10 connections initialized for /127.0.0.1:6379
2021-05-23 22:49:01.363 info 69041 --- [sson-netty-5-23] o.r.c.pool.masterpubsubconnectionpool : 1 connections initialized for /127.0.0.1:6379
2021-05-23 22:49:01.367 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------------start---------------
2021-05-23 22:49:01.435 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------lock()执行后，getstate()的值：1 lock.islocked():true
2021-05-23 22:49:01.436 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------递归1次--------
2021-05-23 22:49:01.442 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------lock()执行后，getstate()的值：2 lock.islocked():true
2021-05-23 22:49:01.442 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------递归2次--------
2021-05-23 22:49:01.448 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------lock()执行后，getstate()的值：3 lock.islocked():true
2021-05-23 22:49:01.448 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------递归3次--------
2021-05-23 22:49:01.456 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------unlock()执行后，getstate()的值：2 lock.islocked():true
2021-05-23 22:49:01.461 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------unlock()执行后，getstate()的值：1 lock.islocked():true
2021-05-23 22:49:01.465 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------unlock()执行后，getstate()的值：0 lock.islocked():false
2021-05-23 22:49:01.467 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : 执行完dosomething方法 是否还持有锁：false
2021-05-23 22:49:01.467 info 69041 --- [nio-9090-exec-1] com.test.reentrantlockdemo1 : --------------end---------------

看控制台打印能清楚知道redisson是支持可重入锁了。

8、那么redisson是如何实现的了？

我们跟一下lock.lock()的代码，发现它最终调用的是org.redisson.redissonlock#trylockinnerasync的方法,具体如下：

8.1、上面的代码，用到的redis命令先梳理一下

exists 查询一个key是否存在

exists key [key ...]
返回值
如下的整数结果
1 如果key存在
0 如果key不存在

hincrby ：将hash中指定域的值增加给定的数字

pexpire：设置key的有效时间以毫秒为单位

hexists：判断field是否存在于hash中

pttl：获取key的有效毫秒数

8.2、看lua脚本传入的参数我们知道：

• keys[1] = key的值
• argv[1]) = 持有锁的时间
• argv[2] = getlockname(threadid) 下面id就算系统在启动的时候会全局生成的uuid 来作为当前进程的id，加上线程id就是getlockname(threadid)了，可以理解为：进程id+系统id = argv[2]

8.3、代码截图

从截图上可以看到，它是使用lua脚本来保证多个命令执行的原子性，使用了hash来实现了分布式锁
现在我们来看下lua脚本的加锁流程

8.4、第一个if判断

• 204行：它是先判断了当前key是否存在，从exists命令我们知道返回值是0说明key不存在，说明没有加锁
• 205行：hincrby命令是对 argv[2] = 进程id+系统id 进行原子自增加1
• 206行：是对整个hash设置过期期间

8.5、下面来看第二个if判断

• 209行：判断field是否存在于hash中，如果存在返回1，返回1说明是当前进程+当前线程id 之前已经获得到锁了
• 210行：hincrby命令是对 argv[2] = 进程id+系统id 进行原子自增加1，说明重入次数加1了
• 211行：再对整个hash设置过期期间

8.6、下图是redis可视化工具看到是如何在hash存储的结构

redisson的整个加锁流程跟reentrantlock的加锁逻辑基本相同

8.7、解锁代码位于 org.redisson.redissonlock#unlockinnerasync,如下：

看这个解锁的lua脚本，流程跟reentrantlock的解锁逻辑也基本相同没啥好说的了。

以上就是redis分布式锁-可重入锁的详细内容，更多关于redis分布式锁的资料请关注其它相关文章！