在之前并发系列的文章中，我们介绍了JVM中的锁。但是无论是synchronized还是Lock，都运行在线程级别上，必须运行在同一个JVM中。如果竞争资源的进程不在同一个JVM中时，这样线程锁就无法起到作用，必须使用分布式锁来控制多个进程对资源的访问。
分布式锁的实现一般有三种方式，使用MySql数据库行锁，基于Redis的分布式锁，以及基于Zookeeper的分布式锁。本文中我们重点看一下Redis如何实现分布式锁。
首先，看一下用于实现分布式锁的两个Redis基础命令：
setnx key value
这里的setnx，是"set if Not eXists"的缩写，表示当指定的key值不存在时，为key设定值为value。如果key存在，则设定失败。
setex key timeout value
setex命令为指定的key设置值及其过期时间（以秒为单位）。如果key已经存在，setex命令将会替换旧的值。
基于这两个指令，我们能够实现：
- 使用setnx 命令，保证同一时刻只有一个线程能够获取到锁
- 使用setex 命令，保证锁会超期释放，从而不因一个线程长期占有一个锁而导致死锁。
这里将两个命令结合在一起使用的原因是，在正常情况下，如果只使用setnx 命令，使用完成后使用delete命令删除锁进行释放，不存在什么问题。但是如果获取分布式锁的线程在运行中挂掉了，那么锁将不被释放。如果使用setex 设置了过期时间，即使线程挂掉，也可以自动进行锁的释放。
接下来，我们基于Redis+Spring手写实现一个分布式锁。首先配置Jedis连接池：
@Configuration public class Config { @Bean public JedisPool jedisPool(){ JedisPoolConfig jedisPoolConfig=new JedisPoolConfig(); jedisPoolConfig.setMaxIdle(100); jedisPoolConfig.setMinIdle(1); jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(2000); jedisPoolConfig.setTestOnBorrow(true); jedisPoolConfig.setTestOnReturn(true); JedisPool jedisPool=new JedisPool(jedisPoolConfig,"127.0.0.1",6379); return jedisPool; } }
实现RedisLock分布式锁：
public class RedisLock implements Lock { @Autowired JedisPool jedisPool; private static final String key = "lock"; private ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>(); @Override public void lock() { boolean b = tryLock(); if (b) { return; } try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } lock();//递归调用 } @Override public boolean tryLock() { SetParams setParams = new SetParams(); setParams.ex(10); setParams.nx(); String s = UUID.randomUUID().toString(); Jedis resource = jedisPool.getResource(); String lock = resource.set(key, s, setParams); resource.close(); if ("OK".equals(lock)) { threadLocal.set(s); return true; } return false; } //解锁判断锁是不是自己加的 @Override public void unlock(){ //调用lua脚本解锁 String script="if redis.call(\"get\",KEYS[1]==ARGV[1] then\n"+ " return redis.call(\"del\",KEYS[1])\n"+ "else\n"+ " return 0\n"+ "end"; Jedis resource = jedisPool.getResource(); Object eval=resource.eval(script, Arrays.asList(key),Arrays.asList(threadLocal.get())); if (Integer.valueOf(eval.toString())==0){ resource.close(); throw new RuntimeException("解锁失败"); } /* *不写成下面这种也是因为不是原子操作,和ex、nx相同 String s = resource.get(key); if (threadLocal.get().equals(s)){ resource.del(key); } */ resource.close(); } @Override public void lockInterruptibly() throws InterruptedException { } @Override public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return false; } @Override public Condition newCondition() { return null; } }
简单对上面代码中需要注意的地方做一解释：
- 加锁过程中，使用SetParams 同时设置nx和ex的值，保证原子操作
- 通过ThreadLocal保存key对应的value，通过value来判断锁是否当前线程自己加的，避免线程错乱解锁
- 释放锁的过程中，使用lua脚本进行删除，保证Redis在执行此脚本时不执行其他操作，从而保证操作的原子性
但是，这段手写的代码可能会存在一个问题，就是不能保证业务逻辑一定能被执行完成，因为设置了锁的过期时间可能导致过期。
基于上面存在的问题，我们可以使用Redisson分布式可重入锁。Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗，它的作用是在Redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期。
引入依赖：
<dependency> <groupId>org.redisson</groupId> <artifactId>redisson</artifactId> <version>3.10.7</version> </dependency>
配置RedissonClient：
@Configuration public class RedissonConfig { @Bean public RedissonClient redissonClient(){ Config config=new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379"); RedissonClient redissonClient= Redisson.create(config); return redissonClient; } }
下面对常用方法进行测试。方法1：
void lock();
测试接口：
@GetMapping("/lock") public String test() { RLock lock = redissonClient.getLock("lock"); lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get redisson lock"); try { System.out.println("do something"); TimeUnit.SECONDS.sleep(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } lock.unlock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " release lock"); return "locked"; }
进行测试，同时发送两个请求，redisson锁生效：
方法2：
void lock(long leaseTime, TimeUnit unit);
Redisson可以给lock()方法提供leaseTime参数来指定加锁的时间，超过这个时间后锁可以自动释放。测试接口：
@GetMapping("/lock2") public String test2() { RLock lock = redissonClient.getLock("lock"); lock.lock(10,TimeUnit.SECONDS); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get redisson lock"); try { System.out.println("do something"); TimeUnit.SECONDS.sleep(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " release lock"); return "locked"; }
运行结果：
可以看出，在第一个线程还没有执行完成时，就释放了redisson锁，第二个线程进入后，两个线程可以同时执行被锁住的代码逻辑。这样可以实现无需调用unlock方法手动解锁。
方法3：
boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
tryLock方法会尝试加锁，最多等待waitTime秒，上锁以后过leaseTime秒自动解锁；如果没有等待时间，锁不住直接返回false。
@GetMapping("/lock3") public String test3() { RLock lock = redissonClient.getLock("lock"); try { boolean res = lock.tryLock(5, 30, TimeUnit.SECONDS); if (res){ try{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 获取到锁，返回true"); System.out.println("do something"); TimeUnit.SECONDS.sleep(20); }finally { lock.unlock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 释放锁"); } }else { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 未获取到锁，返回false"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "lock"; }
运行结果：
可见在第一个线程获得锁后，第二个线程超过等待时间仍未获得锁，返回false放弃获得锁的过程。
除了以上单机Redisson锁以外，还支持我们之前提到过的哨兵模式和集群模式，只需要改变Config的配置即可。以集群模式为例：
@Bean public RedissonClient redissonClient(){ Config config=new Config(); config.useClusterServers().addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7000") .addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7001") .addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7002") .addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7003") .addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7004") .addNodeAddress("redis://172.20.5.170:7005"); RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config); return redissonClient; }
下面介绍一下Redisson红锁RedissonRedLock，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。
RedissonRedLock针对的多个Redis节点，这多个节点可以是集群，也可以不是集群。当我们使用RedissonRedLock时，只要在大部分节点上加锁成功就算成功。看一下使用：
@GetMapping("/testRedLock") public void testRedLock() { Config config1 = new Config(); config1.useSingleServer().setAddress("redis://172.20.5.170:6379"); RedissonClient redissonClient1 = Redisson.create(config1); Config config2 = new Config(); config2.useSingleServer().setAddress("redis://172.20.5.170:6380"); RedissonClient redissonClient2 = Redisson.create(config2); Config config3 = new Config(); config3.useSingleServer().setAddress("redis://172.20.5.170:6381"); RedissonClient redissonClient3 = Redisson.create(config3); String resourceName = "REDLOCK"; RLock lock1 = redissonClient1.getLock(resourceName); RLock lock2 = redissonClient2.getLock(resourceName); RLock lock3 = redissonClient3.getLock(resourceName); RedissonRedLock redLock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3); boolean isLock; try { isLock = redLock.tryLock(5, 30, TimeUnit.SECONDS); if (isLock) { System.out.println("do something"); TimeUnit.SECONDS.sleep(20); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { redLock.unlock(); } }
相对于单Redis节点来说，RedissonRedLock的优点在于防止了单节点故障造成整个服务停止运行的情况；并且在多节点中锁的设计，及多节点同时崩溃等各种意外情况有自己独特的设计方法。使用RedissonRedLock，性能方面会比单节点Redis分布式锁差一些，但可用性比普通锁高很多。
参考资料：
