目錄
- 什么是分布式鎖？
- 前言
- 實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)
- 正確的redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)
- 錯誤解鎖方式
- 正確加鎖釋放鎖方式
什么是分布式鎖？
要介紹分布式鎖，首先要提到與分布式鎖相對應(yīng)的是線程鎖、進(jìn)程鎖。
線程鎖：主要用來給方法、代碼塊加鎖。當(dāng)某個方法或代碼使用鎖，在同一時刻僅有一個線程執(zhí)行該方法或該代碼段。線程鎖只在同一JVM中有效果，因?yàn)榫€程鎖的實(shí)現(xiàn)在根本上是依靠線程之間共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的，比如synchronized是共享對象頭，顯示鎖Lock是共享某個變量（state）。
進(jìn)程鎖：為了控制同一操作系統(tǒng)中多個進(jìn)程訪問某個共享資源，因?yàn)檫M(jìn)程具有獨(dú)立性，各個進(jìn)程無法訪問其他進(jìn)程的資源，因此無法通過synchronized等線程鎖實(shí)現(xiàn)進(jìn)程鎖。
分布式鎖：當(dāng)多個進(jìn)程不在同一個系統(tǒng)中，用分布式鎖控制多個進(jìn)程對資源的訪問。
前言
現(xiàn)在的業(yè)務(wù)場景越來越復(fù)雜，使用的架構(gòu)也就越來越復(fù)雜，分布式、高并發(fā)已經(jīng)是業(yè)務(wù)要求的常態(tài)。像騰訊系的不少服務(wù)，還有CDN優(yōu)化、異地多備份等處理。
說到分布式，就必然涉及到分布式鎖的概念，如何保證不同機(jī)器不同線程的分布式鎖同步呢？
實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)
- 互斥性，同一時刻，智能有一個客戶端持有鎖。
- 防止死鎖發(fā)生，如果持有鎖的客戶端崩潰沒有主動釋放鎖，也要保證鎖可以正常釋放及其他客戶端可以正常加鎖。
- 加鎖和釋放鎖必須是同一個客戶端。
- 容錯性，只有redis還有節(jié)點(diǎn)存活，就可以進(jìn)行正常的加鎖解鎖操作。
正確的redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)
錯誤加鎖方式
錯誤方式一
保證互斥和防止死鎖，首先想到的使用redis的setnx命令保證互斥，為了防止死鎖，鎖需要設(shè)置一個超時時間。
public static void wrongLock(Jedis jedis, String key, String uniqueId, int expireTime) {
Long result = jedis.setnx(key, uniqueId);
if (1 == result) {
//如果該redis實(shí)例崩潰，那就無法設(shè)置過期時間了
jedis.expire(key, expireTime);
}
}
在多線程并發(fā)環(huán)境下，任何非原子性的操作，都可能導(dǎo)致問題。這段代碼中，如果設(shè)置過期時間時，redis實(shí)例崩潰，就無法設(shè)置過期時間。如果客戶端沒有正確的釋放鎖，那么該鎖(永遠(yuǎn)不會過期)，就永遠(yuǎn)不會被釋放。
錯誤方式二
比較容易想到的就是設(shè)置值和超時時間為原子原子操作就可以解決問題。那使用setnx命令，將value設(shè)置為過期時間不就ok了嗎？
public static boolean wrongLock(Jedis jedis, String key, int expireTime) {
long expireTs = System.currentTimeMillis() + expireTime;
// 鎖不存在，當(dāng)前線程加鎖成果
if (jedis.setnx(key, String.valueOf(expireTs)) == 1) {
return true;
}
String value = jedis.get(key);
//如果當(dāng)前鎖存在,且鎖已過期
if (value != null NumberUtils.toLong(value) System.currentTimeMillis()) {
//鎖過期，設(shè)置新的過期時間
String oldValue = jedis.getSet(key, String.valueOf(expireTs));
if (oldValue != null oldValue.equals(value)) {
// 多線程并發(fā)下，只有一個線程會設(shè)置成功
// 設(shè)置成功的這個線程，key的舊值一定和設(shè)置之前的key的值一致
return true;
}
}
// 其他情況，加鎖失敗
return true;
}
乍看之下，沒有什么問題。但仔細(xì)分析，有如下問題：
value設(shè)置為過期時間，就要求各個客戶端嚴(yán)格的時鐘同步，這就需要使用到同步時鐘。即使有同步時鐘，分布式的服務(wù)器一般來說時間肯定是存在少許誤差的。
鎖過期時，使用 jedis.getSet雖然可以保證只有一個線程設(shè)置成功，但是不能保證加鎖和解鎖為同一個客戶端，因?yàn)闆]有標(biāo)志鎖是哪個客戶端設(shè)置的嘛。
錯誤解鎖方式
解鎖錯誤方式一
直接刪除key
public static void wrongReleaseLock(Jedis jedis, String key) {
//不是自己加鎖的key，也會被釋放
jedis.del(key);
}
簡單粗暴，直接解鎖，但是不是自己加鎖的，也會被刪除，這好像有點(diǎn)太隨意了吧！
解鎖錯誤方式二
判斷自己是不是鎖的持有者，如果是，則只有持有者才可以釋放鎖。
public static void wrongReleaseLock(Jedis jedis, String key, String uniqueId) {
if (uniqueId.equals(jedis.get(key))) {
// 如果這時鎖過期自動釋放，又被其他線程加鎖，該線程就會釋放不屬于自己的鎖
jedis.del(key);
}
}
看起來很完美啊，但是如果你判斷的時候鎖是自己持有的，這時鎖超時自動釋放了。然后又被其他客戶端重新上鎖，然后當(dāng)前線程執(zhí)行到j(luò)edis.del(key)，這樣這個線程不就刪除了其他線程上的鎖嘛，好像有點(diǎn)亂套了哦！
正確加鎖釋放鎖方式
基本上避免了以上幾種錯誤方式之外，就是正確的方式了。要滿足以下幾個條件：
命令必須保證互斥
設(shè)置的key必須要有過期時間，防止崩潰時鎖無法釋放
value使用唯一id標(biāo)志每個客戶端，保證只有鎖的持有者才可以釋放鎖
加鎖直接使用set命令同時設(shè)置唯一id和過期時間；其中解鎖稍微復(fù)雜些，加鎖之后可以返回唯一id，標(biāo)志此鎖是該客戶端鎖擁有；釋放鎖時要先判斷擁有者是否是自己，然后刪除，這個需要redis的lua腳本保證兩個命令的原子性執(zhí)行。
下面是具體的加鎖和釋放鎖的代碼：
@Slf4j
public class RedisDistributedLock {
private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
// 鎖的超時時間
private static int EXPIRE_TIME = 5 * 1000;
// 鎖等待時間
private static int WAIT_TIME = 1 * 1000;
private Jedis jedis;
private String key;
public RedisDistributedLock(Jedis jedis, String key) {
this.jedis = jedis;
this.key = key;
}
// 不斷嘗試加鎖
public String lock() {
try {
// 超過等待時間，加鎖失敗
long waitEnd = System.currentTimeMillis() + WAIT_TIME;
String value = UUID.randomUUID().toString();
while (System.currentTimeMillis() waitEnd) {
String result = jedis.set(key, value, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, EXPIRE_TIME);
if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
return value;
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
} catch (Exception ex) {
log.error("lock error", ex);
}
return null;
}
public boolean release(String value) {
if (value == null) {
return false;
}
// 判斷key存在并且刪除key必須是一個原子操作
// 且誰擁有鎖，誰釋放
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
Object result = new Object();
try {
result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(key),
Collections.singletonList(value));
if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
log.info("release lock success, value:{}", value);
return true;
}
} catch (Exception e) {
log.error("release lock error", e);
} finally {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
}
log.info("release lock failed, value:{}, result:{}", value, result);
return false;
}
}
單是一個redis的分布式鎖就有這么多道道，不知道你是否看明白了？留言討論下吧！
總結(jié)
以上所述是小編給大家介紹的Redis分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方式(redis面試題)，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！如果你覺得本文對你有幫助，歡迎轉(zhuǎn)載，煩請注明出處，謝謝！
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