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.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;
}
}
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();
}
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 |
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();
}
}