初识Redission分布式锁

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: 在微服务系统中,某些场景需要阻塞所有节点的所有线程,对共享资源的访问。比如并发时“超卖”和“余额减为负数”等情况,需要对同一资源进行加锁,这些就需要进行分布式。

一、分布式锁特性

在设计分布式锁的时候,应该考虑分布式锁至少要满足的一些条件:
1、互斥:在分布式高并发的条件,同一时刻只能有一个线程获得锁,这是最基本的一点;
2、死锁:在分布式高并发的条件下,如果一个线程获得锁,然后挂了,并没有释放锁,致使其他线程永远无法获取锁,这就是死锁,分布式锁必须做到避免死锁;
3、性能:对于访问量大的共享资源,需要考虑减少锁等待的时间,避免导致大量线程阻塞。在锁的设计时,需要考虑锁的颗粒度要尽量小、锁的范围尽量要小;
4、可重入:同一个线程可以重复拿到同一个资源的锁。重入锁非常有利于资源的高效利用。

二、Redis、Redis lua脚本和Redission加锁对比

方案 实现原理 优点 缺点
基于Redis命令 1. 加锁:执行setnx,若成功再执行expire添加过期时间2. 解锁:执行delete命令 实现简单,相比数据库和分布式系统的实现,该方案最轻,性能最好 1.setnx和expire分2步执行,非原子操作;若setnx执行成功,但expire执行失败,就可能出现死锁 2.delete命令存在误删除非当前线程持有的锁的可能 3.不支持阻塞等待、不可重入
基于Redis Lua脚本 1. 加锁:执行SET lock_name random_value EX seconds NX 命令2. 解锁:执行Lua脚本,释放锁时验证random_value -- ARGV[1]为random_value,  KEYS[1]为lock_name if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del",KEYS[1]) else return 0 end 实现逻辑上也更严谨,除了单点问题,生产环境采用用这种方案,问题也不大 不支持锁重入,不支持阻塞等待
基于Redission 结合redis和lua脚本实现 支持锁重入、支持阻塞等待、Lua脚本原子操作 Redisson 的宗旨是促进使用者对 Redis 的关注分离,从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

三、Redisson原理分析

1.jpg

1.获取锁

/**

  • 尝试获取锁
  • @param lockKey
  • @param unit 时间单位
  • @param waitTime 最多等待时间
  • @param leaseTime 上锁后自动释放锁时间
  • @return

*/
public static boolean tryLock(String lockKey, TimeUnit unit, int waitTime, int leaseTime) {

RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
    return lock.tryLock(waitTime, leaseTime, unit);
} catch (InterruptedException e) {
    return false;
}

}

image.png

2.释放锁

/**

  • 释放锁
  • @param lockKey 锁定资源

*/
public static void unlock(String lockKey) {

RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
lock.unlock();

}

image.png

从上图我们可以看到Redission加锁、解锁Lua脚本是redisson分布式锁实现最重要的组成部分

3.Redission加锁Lua脚本解读

参数 示例 含义
KEY个数 1 KEY个数
KEYS[1] lock_name 锁名
ARGV[1] 60000 持有锁的有效时间:毫秒
ARGV[2] 58c62432-bb74-4d14-8a00-9908cc8b828f:1 唯一标识:获取锁时set的唯一值,实现上为redisson客户端ID(UUID)+线程ID

image.png

四、Redisson常用的锁

1.可重入锁(Reentrant Lock)Redisson的分布式可重入锁RLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口,同时还支持自动过期解锁

public void testReentrantLock(RedissonClient redisson) {

RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
try {
    // 1. 最常见的使用方法
    // lock.lock();
    // 2. 支持过期解锁功能,10秒钟以后自动解锁, 无需调用unlock方法手动解锁
    // lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    // 3. 尝试加锁,最多等待3秒,上锁以后10秒自动解锁
    boolean res = lock.tryLock(3, 10, TimeUnit.SECONDS);
    if (res) { // 成功
        // do your business
    }
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    lock.unlock();
}

}

2.异步执行(Async)Redisson同时还为分布式锁提供了异步执行的相关方法

public void testAsyncReentrantLock(RedissonClient redisson) {

RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
try {
    lock.lockAsync();
    lock.lockAsync(10, TimeUnit.SECONDS);
    Future<Boolean> res = lock.tryLockAsync(3, 10, TimeUnit.SECONDS);
    if (res.get()) {
        // do your business
    }
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    lock.unlock();
}

}

3.公平锁(Fair Lock)Redisson分布式可重入公平锁也是实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口的一种RLock对象。在提供了自动过期解锁功能的同时,保证了当多个Redisson客户端线程同时请求加锁时,优先分配给先发出请求的线程。

public void testFairLock(RedissonClient redisson){

RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");  
try{  
    // 最常见的使用方法  
    fairLock.lock();  
    // 支持过期解锁功能, 10秒钟以后自动解锁,无需调用unlock方法手动解锁  
    fairLock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);  
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁  
    boolean res = fairLock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);  
    if (res) {
        // do your business
    }
} catch (InterruptedException e) {  
    e.printStackTrace();  
} finally {  
    fairLock.unlock();  
}  

}

4.联锁(MultiLock)Redisson的RedissonMultiLock对象可以将多个RLock对象关联为一个联锁,每个RLock对象实例可以来自于不同的Redisson实例

public void testMultiLock(RedissonClient redisson1,RedissonClient redisson2, RedissonClient redisson3){

RLock lock1 = redisson1.getLock("lock1");  
RLock lock2 = redisson2.getLock("lock2");  
RLock lock3 = redisson3.getLock("lock3");  
RedissonMultiLock lock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2, lock3);  
try {  
    // 同时加锁:lock1 lock2 lock3, 所有的锁都上锁成功才算成功。  
    lock.lock();  
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁  
    boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);  
    if (res) {
        // do your business
    }
} catch (InterruptedException e) {  
    e.printStackTrace();  
} finally {  
    lock.unlock();  
}  

}

5.红锁(RedLock) Redisson的RedissonRedLock对象实现了Redlock介绍的加锁算法。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

public void testRedLock(RedissonClient redisson1,RedissonClient redisson2, RedissonClient redisson3){

RLock lock1 = redisson1.getLock("lock1");  
RLock lock2 = redisson2.getLock("lock2");  
RLock lock3 = redisson3.getLock("lock3");  
RedissonRedLock lock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);  
try {  
    // 同时加锁:lock1 lock2 lock3, 红锁在大部分节点上加锁成功就算成功。  
    lock.lock();  
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁  
    boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);  
    if (res) {
        // do your business
    }
} catch (InterruptedException e) {  
    e.printStackTrace();  
} finally {  
    lock.unlock();  
}  

}

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